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(jX转2差功U率s2)
P2E2sI2sE2I2sP1,由此机械功率PmP1P21sP1
Pm1sP11sT1
1T11s
1T11s
P2sP1sT1
1T1
1
其中,
1为同步转速、
为机械转速。由上两式可看出,机械转矩与电磁转矩一致。普通的绕线转子电机的转子侧是自行闭合的,
f根据基尔霍夫电压电流定律可以写出普通绕线式转子电机的基本方程式:
U1E1I1R1jX1
E
2


I2
R2s

jX
2


E1E2ImjXm
I1I2Im
(36)
从等值电路和两组方程的对比中可以看出,双馈电机就是在普通绕线式转子电机的转子回路中增加了一个励磁电源,恰恰是这个交流励磁电源的加入大大改善了双馈电机的调节特性,使双馈电机表现出较其它电机更优越的一些特性。下面我们根据两种电机的基本方程画出各自的矢量图,从矢量图中说明引入转子励磁电源对有功和无功的影响。
从矢量图中可以看出,对于传统的绕线式转子电机,当运行的转差率s和转子参数确定后,定转子各相量相互之间的相位就确定了,无法进行调整。即当转子的转速超过同步转速之后,电机运行于发电机状态,此时虽然发电机向电网输送有功功率,但是同时电机仍然要从电网中吸收滞后的无功进行励磁。但从图34中可以
f看出引入了转子励磁电压之后,定子电压和电流的相位发生了变化,因此使得电机的功率因数可以调整,这样就大大改善了发电机的运行特性,对电力系统的安全运行就有重要意义。
二、双馈发电机的功率传输关系
风力机轴上输入的净机械功率(扣除损耗后)为Pmech,发电机定子向电网输出的电磁功率为P1,转子输入输出的电磁功率为P2,s为转差率,转子转速小于同步转速时为正,反之为负。P2又称为转差功率,它与定子的电磁功率存在如下关系:
P2sP1如果将P2定义为转子吸收的电磁功率,那么将有:
P2sP1此处s可正可负,即若s0,则P20,转子从电网吸收电磁功率,若s0,则P20,转子向电网馈送电磁功率。下面考虑发电机超同步和亚同步两种运行状态下的功率流向:
f21超同步运行状态
顾名思义,超同步就是转子转速超过电机的同步转速时的一种运行状态,我们称之为正常发电状态。(因为对于普通的异步电机,当转子转速超过同步转速时,就会处于发电机状态)。
根据图中的功率流向和能量守恒原理,流入的功率等于流出的功率PmechP1sP11sP1
因为发电机超同步运行,所以s0,所以上式可进一步写成:Pmech1sP1
将上述式子归纳得:超同步速,s0,PmechP1
f22亚同步运行状态
即转子转速低于同步转速时的运r
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