双馈型风力发电机旋转方向与定子和转子相序的关系

1、双馈型风力发电机旋转方向与定子和转子相序的标定杨举 张弛摘要:双馈型风力发电机组由双馈型发电机、双馈型变流器、并网开关等部件组成,发电机的转子侧与双馈型变流器相连接,定子通过并网开关与电网联接。风轮机旋转方向为顺时针(CW,风轮机通过增速齿轮箱与发电机驱动轴相连,发电机旋转方向可能与风轮机旋转方向一致,也可能相反。当发电机的定子、转子相序标定和发电机实际旋转方向不一致时会影响并网。本文探讨,当发电机旋转方向变化时,如何标定定子和转子相序,以避免风机调试时调整相序的问题。关键词:双馈型风力发电机、双馈型变流器、并网、相序、发电机转向正文:双馈型风力发电机组描述双馈型风力发电机组(图1因为其能能够

2、实现定子和转子同时发电而得名,转子通过风力发电变流器连接到电网,定子通过并网开关连接电网。定子连接到电网的操作称为并网。目前风力发电机组轮机的旋转方向为顺时针旋转(CW,风轮机通过增速齿轮箱将发电机转速升高,我们以普通2对极电机为例,发电机同步转速为1500rpm,则发电机并网转速范围通常为1050rpm-1950rpm。发电机的旋转方向跟齿轮箱结构有关系,如果发电机转向与风轮机方向相同为CW,相反为CCW,如果使用德国Rexroth 公司推出的行星差动分流式增速箱(图3,发电机转向与风轮机转向相反。发电机并网条件如图2,发电机并网前需要完成发电机的定子和电网的同步,同步即电压频率、幅值、相位

3、和电网电压保持一致。为了清晰描述同步过程,以690V 50Hz 电网为例,发电机定子需要感应出690V,50Hz,并且相序与电网一致的电压。定子感应频率是转子实际旋转频率与发电机旋转磁场频率之和,比如此时发电机转速为1200rpm,既40Hz,转子侧变流器需输出大小为10Hz且方向和转子旋转方向相同的磁场,就可以满足50Hz频率输出。发电机转向和定、转子相序标定但是如何保证发电机旋转频率是40Hz而非-40Hz(频率相同,转向相反。IEC 标准关于发电机转向的规定,从电机驱动轴(DE向非驱动轴方向看,顺时针(CW旋转为正方向,即与风轮机旋转方向相同。定子U V W端子按照顺时针方向进行标定。转

4、子侧K L M侧的标定相序对应于定子的U V W。该标准同样适用于只允许CCW方向旋转的发电机。该标准可以理解为:如果将双馈电机转子短接,当作异步电动机使用,定子按照U V W与电网联接,电机将按顺时针方向旋转。按照该标准规定,发电机U V W ,K L M和电网L1 L2 L3都应该按照CW方向进行标定的。发电机转向变化时的具体接线参考ABB和VEM发电机手册,U V W 和K L M的定义符合IEC 60034-8之规定。并且明确指出如果发电机方向为逆时针时需要将定子电缆U V W 调整为V U W,转子电缆K L M 调整为L M K。即电网L1 L2 L3 接V U W,变流器输出U1

5、 V1 W1接L M K。当然有些电机没有按照IEC标准进行相序标定,或是根据具体客户的要求进行了修改,但在发电机的使用手册中应标明定子U V W和转子K L M的标定方法,以及一定旋转方向条件下对应的定、转子接线要求。 图1:双馈型风力发电机组示意图图2:定子和电网同步检测 图3:行星差动分流式传动原理及结构参考文献:IEC 60034-81.Direction of rotation;2.Relation between terminal markings and direction of rotation;ABB双馈型风力发电机1.Main power cables2.Secondary cables for slip ring connec