风力发电技术2012级试题
1对于三相理想交流电机，当定子电流分别为：
1）
iiba

ic
2Isi
w1t
2Isi
w1t12002Isi
w1t1200
求合成空间磁动势，并分析其变化轨迹有何规律？
2）三相定子电流为（6k1）次谐波，电机转速为wr（rads），求合成磁动势及切割转子电角
速度。
解：1）设定子绕组的有效匝数是Ns。三相定子电流在空间处的合成磁势为：
FsNsisacosisbcos120oisccos120o；
整理后，有
Fs

32
2
I
si
1t
，故其变化轨迹按正弦规律变化。
2）定子电流为（6k1）次谐波，则
iissba

isc
2Isi
6k1w1t
2Isi
6k1w1t1200三相定子电流在空间处的合成磁势2Isi
6k1w1t1200
为：
FsNsisacosisbcos120oisccos120o；
有，此时Fs

32
2
I
si
6k
11t
。
切割转子的电角速度为：s1r带入数据：s6k11r。
2列写dq0坐标系下双馈感应发电机组定、转子电压方程和转子运动方程，并给出方程可解条
件，给出定子发出功率，转子消耗功率表达式，并按此分析转速与转子绕组功率流向关系。
usdRsisddsddt1sq
usqRsisqdsqdt1sd
3解：定转子电压方程：

urd
Rrird
drd
dtsrq
urqRrirqdrqdtsrd
dr转子运动方程：dq同步旋转坐标系下的转子运动方程为：dt

NpTJ
TmTe
Te
应该按下式计算：Te

32
Np
sdisq

isqsd
；
可解条件：Tm为原动机输出机械力矩，设为已知；定子绕组与电网连接，二相定子电压认为已知；二相转子电压由电机运行要求给定。因此，总的方程数与变量数平衡，可以求数值解。
f定子发出功率：
Ps

32
usdisdusqirq

32
Rsis2
1Lm
irdisqirqisd

转子吸收功率：
3
Pr2urdirdurqirq

32
Rrir2
sLm
irdisqirqisd

当转子转速小于同步速，即s＝1r0时，Pr0，此时转子绕组需要从外部电源吸收电功率；而当转子转速等于同步速，即s＝0时，转子绕组从外部电源吸收的电功率全部转化为转子绕组损耗；当转子转速大于同步速，即s0时，转子绕组则向外部电源传输电功率。
3给出恒速恒频、变速恒频、变速变频风电机组电气原理示意图，并简述其工作原理。
答：1）恒速恒频电气原理示意图：
风力机
鼠笼式感应发电机
电网
齿轮箱

恒速恒频式（Co
sta
tSpeedCo
sta
tFreque
cyCSCF）风力发电系统，其特点是在有效风速范围内，发电机组产生的交流电能的频率恒定，发电机组的运行转速变化范围很小，近似恒定；通常该类风力发电系统中的发电机组为鼠笼式感应发电机组。
2）变速恒频电气原理示意图：
背靠背四象限变流器
r