CN102368656B - 一种带有阻尼绕组的双馈异步电机 - Google Patents
一种带有阻尼绕组的双馈异步电机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102368656B CN102368656B CN201110306210.XA CN201110306210A CN102368656B CN 102368656 B CN102368656 B CN 102368656B CN 201110306210 A CN201110306210 A CN 201110306210A CN 102368656 B CN102368656 B CN 102368656B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- damping
- rotor
- fed asynchronous
- winding
- damping winding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000013016 damping Methods 0.000 title claims abstract description 99
- 238000004804 winding Methods 0.000 title claims abstract description 82
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 17
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 abstract description 10
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Synchronous Machinery (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
本发明涉及一种带有阻尼绕组的双馈异步电机，所述双馈异步电机的定子包括若干个定子槽和设置在各所述定子槽内的定子绕组，所述双馈异步电机的转子包括若干个转子槽和设置在各所述转子槽内的转子绕组；其特征在于：所述转子上设置有由若干阻尼条构成的阻尼绕组，所述阻尼绕组以按取出两个所述阻尼条的组合方式形成若干组阻尼回路，每组所述阻尼回路中的两个所述阻尼条的一端均直接短接在一起，另一端均通过反并联的两个稳压二极管短路。本发明能实现双馈异步电机具有与同步电机相类似的抗定子短路和低电压穿越的能力，保证双馈异步电机在风力发电中的可靠运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种双馈异步电机，特别是关于一种带有阻尼绕组的双馈异步电机。
背景技术
能源是经济发展和社会生活的重要的必不可少的物质前提，当前主要能源是煤炭、石油、天然气等矿物能源，全球总能耗的74％由化石能源提供。但是化石能源的使用存在两个巨大的危机，一是化石能源越用越少，正在日益耗尽；二是化石能源的使用带来严重的环境污染问题，对气候也产生不利的影响。而清洁的可再生的能源是解决化石能源存在的两大危机的有效途径，因此，世界各国都制定了可再生能源发展战略，将可再生能源作为未来能源战略的重要组成部分，投入巨大的人力、物力和财力发展可再生能源，进行基础研究和工程研制。
风能是一种理想的可再生能源，它不仅取之不尽，用之不竭，而且是一种无污染的清洁能源。地球上的风能资源每年约为200万亿kwh，利用1％就可满足人类对能源的需要。由于技术进步和政策鼓励，最近几年，风力发电机装机容量每年都在以超过30％的速度增长，风电已经成为世界上发展最快的发电方式之一。
风力发电装机容量越来越大，风电在电力系统中的比重越来越大。电力系统对风力发电机提出了严格的要求，其中很重要的一条是：要求风力发电系统的低电压穿越控制能力，在不危及电网稳定运行的情况下，当电网发生一定范围内电压跌落故障时，风机必须保持持续联网运行，向电网提供有功功率和无功功率支撑。这对于目前大量使用的双馈异步电机而言至关重要，各国家各单位都进行了大量研究。
对于同步电机，由于同步电机转子上有励磁绕组和阻尼绕组，励磁绕组也可以与双馈异步电机一样由电力电子装置供电，但是它作为风力发电机或者通常发电机运行时却不存在低电压穿越问题，其中很重要的原因是同步电机的转子上装设有阻尼绕组，在定子故障时能发挥很好的作用。
而目前的双馈电机不安装阻尼绕组的原因是电机转子与定子磁动势之间存在转差，不是同步旋转的，如果转子有阻尼绕组那么阻尼绕组在正常运行状态下阻尼绕组中一直有电流流过，这样就增加了损耗，降低效率，增加了电机的发热。而同步电机转子为同步旋转，即正常运行时阻尼绕组与定子磁动势之间不存在转差，不存在相对运动，不会感应电动势产生电流，不会增加损耗和发热。阻尼绕组在过渡过程中其磁通变化时才会出现电流起到阻尼的作用。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能提高低电压穿越能力，保证风力发电机组可靠运行，同时能克服正常运行时阻尼绕组中有电流的带有阻尼绕组的双馈异步电机。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种带有阻尼绕组的双馈异步电机，所述双馈异步电机的定子包括若干个定子槽和设置在各所述定子槽内的定子绕组，所述双馈异步电机的转子包括若干个转子槽和设置在各所述转子槽内的转子绕组；其特征在于：所述转子上设置有由若干阻尼条构成的阻尼绕组，所述阻尼绕组以按取出两个所述阻尼条的组合方式形成若干组阻尼回路，每组所述阻尼回路中的两个所述阻尼条的一端均直接短接在一起，另一端均通过反并联的两个稳压二极管短路。
每组所述阻尼回路中的两个所述阻尼条的一端均直接短接在一起，两个所述阻尼条的另一端通过两个支路短路，第一个所述支路由一接触器和一控制线圈串联构成，第二个所述支路由反并联的两个所述稳压二极管与另一个控制线圈串联构成。
每组所述阻尼回路中的两个所述阻尼绕组的一端均直接短接在一起，两个所述阻尼条的另一端通过晶体管或晶闸管或开关短路。
各所述阻尼绕组设置在各所述转子槽中。
所有所述阻尼绕组设置在所有所述转子槽中或间隔设置在各所述转子槽中。
各所述阻尼绕组设置在所述转子的各齿部。
所有所述阻尼绕组设置在所述转子的所有齿部或间隔设置在所述转子的各齿部。
所述阻尼绕组采用线圈构成。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用在双馈异步电机的转子上设置有阻尼绕组，每两个阻尼条的一端短接，另一端连接反并联的两个稳压二极管，形成阻尼回路。由稳压二极管检测阻尼回路因磁场变化产生的电动势来控制阻尼回路通和断，以避免转子其他绕组的电动势的突变，进而实现双馈异步电机具有与同步电机相类似的抗定子短路和低电压穿越的能力，保证了双馈异步电机在风力发电中的可靠运行。2、本发明由于阻尼回路中两个阻尼条还可以采用在另一端经接触器和两个控制线圈后连接反并联的两个稳压二极管，通过检测阻尼回路的电动势或者双馈异步电机内部磁场的变化来控制接触器的通断，从而利用阻尼绕组来削弱双馈异步电机内磁场的变化。3、本发明由于阻尼回路中两个阻尼条的一端均直接短接在一起，两个阻尼条的另一端还可以通过可控的电力电子器件或者开关短路，可控的电力电子器件的导通和关断通过测量阻尼回路的电动势来决定。4、本发明由于采用在转子上设置有阻尼绕组，该阻尼绕组在正常运行状态处于断路状态没有电流流过，不起作用，在双馈异步电机内部磁场发生突然变化或者故障状态下，阻尼绕组短路削弱双馈异步电机内磁场对转子绕组的影响。本发明可以应用于提高双馈异步电机的低电压穿越能力应用中。
附图说明
图1是本发明双馈异步电机的定子和转子结构示意图；
图2是本发明的两个阻尼绕组连接方式一结构示意图；
图3是本发明的两个阻尼绕组连接方式二结构示意图；
图4是本发明的两个阻尼绕组连接方式三结构示意图；
图5是本发明的阻尼绕组设置在转子齿部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1、图2所示，本发明借鉴阻尼绕组在同步电机的作用，来解决双馈异步电机风力发电机组的低电压穿越能力问题。本发明包括现有技术中的双馈异步电机，双馈异步电机的定子1包括若干个定子槽2和设置在各定子槽2内的定子绕组3，双馈异步电机的转子4包括若干个转子槽5和设置在各转子槽5内的转子绕组6。本发明的特征为在转子4上设置有由若干阻尼条7构成的阻尼绕组8，阻尼绕组8以按取出两个阻尼条7的组合方式形成若干组阻尼回路9，每组阻尼回路9中的两个阻尼条7的一端均直接短接在一起，另一端均通过反并联的两个稳压二极管10短路(如图2所示)，这样连接的目的在于可以有效利用稳压二极管的特性。稳压二极管10在其两端电压高于其击穿电压时才能导通，电流可以流过稳压二极管10，其两端呈现稳定的电压，而稳压二极管10两端电压低于击穿电压时，稳压二极管10关断，没有电流流过稳压二极管10。阻尼绕组8在正常运行状态处于断路状态没有电流流过，不起作用，在双馈异步电机内部磁场发生突然变化或者故障状态下，阻尼绕组8短路削弱双馈异步电机内磁场对转子绕组6的影响。
上述实施例中，要保证阻尼绕组8只在双馈异步电机内部磁场发生突然变化的时候能起作用，双馈异步电机正常运行时阻尼绕组8不能有电流流过。每组阻尼回路9中的两个阻尼条7的连接方式还可以采用与普通同步电机中阻尼绕组相同的连接方式，也可以采用其他方式。
例如，如图3所示，两个阻尼条7的一端均直接短接在一起，两个阻尼条7的另一端通过两个支路短路，其中一个支路由一接触器11和一控制线圈12串联构成，另一支路由反并联的两个稳压二极管10与另一控制线圈13串联构成。当两个控制线圈12、13中流过一定的电流时，接触器11闭合导通；当两个控制线圈12、13中流过的电流过小时，接触器11断开。
如图4所示，两个阻尼条7的一端均直接短接在一起，两个阻尼条7的另一端还可以通过可控的电力电子器件14或者开关短路，可控的电力电子器件14可以采用晶体管或晶闸管等可控的电力电子器件。可控的电力电子器件14的导通和关断通过测量阻尼回路9的电动势来决定，其根本目的是实现阻尼回路9的短路和断路可以用阻尼回路9上感应的电动势控制，电动势高，阻尼回路9短路起作用；电动势低，阻尼回路9断开，阻尼回路9不起作用。
上述各实施例中，各阻尼绕组8还可以采用线圈构成。
上述各实施例中，各阻尼绕组8可以设置在各转子槽5中(如图1所示)，也可以设置在转子4的齿部(如图5所示)。阻尼绕组8可以设置在所有转子槽5中或转子4的所有齿部，也可以间隔设置在各转子槽5中或转子4的各齿部。
综上所述，本发明带有阻尼绕组的双馈异步电机在正常工作状态下，各阻尼回路9中会产生感应电动势，这是因为阻尼回路9与定子绕组电流和转子绕组电流产生的磁场之间存在相对运动。但是此时相对运动的速度不高，感应电动势不高，只要感应电动势低于两个稳压二极管10的导通电压，阻尼回路9不会有电流流过，相当于阻尼绕组8不存在，对双馈异步电机的运行无影响，不产生附加的损耗。
但是在一些特殊运行状态或者故障状态下，情况有所不同。例如当定子1出现短路故障，此时定子绕组电流发生快速变化，导致双馈异步电机内部磁场变化很大，磁场的变化会在阻尼回路9中产生很高的变压器电动势。该电动势高于两个稳压二极管10的导通电压时，两个稳压二极管10导通，电流可以流通，阻尼回路9中会产生很大的电流。阻尼绕组电流的产生会很大程度上削弱定子短路故障在双馈异步电机中产生的磁场变化，使该磁场对转子4其他绕组的作用减弱。也意味着转子4其他绕组上的电动势大大减小，从而避免了以往双馈异步电机在故障状态下转子绕组6电动势高而引起的低电压穿越能力低的问题。
上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构和连接方式都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件的连接和结构进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (6)
1.一种带有阻尼绕组的双馈异步电机，所述双馈异步电机的定子包括若干个定子槽和设置在各所述定子槽内的定子绕组，所述双馈异步电机的转子包括若干个转子槽和设置在各所述转子槽内的转子绕组；其特征在于：所述转子上设置有由若干阻尼条构成的阻尼绕组，所述阻尼绕组以按取出两个所述阻尼条的组合方式形成若干组阻尼回路，要保证阻尼绕组在双馈异步电机内部磁场发生突然变化的时候能起作用，双馈异步电机正常运行时阻尼绕组要杜绝有电流流过，则每组阻尼回路中的两个阻尼条的连接方式采用以下两种方式中的一种：
每组所述阻尼回路中的两个所述阻尼条的一端均直接短接在一起，两个所述阻尼条的另一端通过两个支路短路，第一个所述支路由一接触器和一控制线圈串联构成，第二个所述支路由反并联的两个稳压二极管与另一个控制线圈串联构成；
每组所述阻尼回路中的两个所述阻尼绕组的一端均直接短接在一起，两个所述阻尼条的另一端通过晶体管或晶闸管或开关短路。
2.如权利要求1所述的一种带有阻尼绕组的双馈异步电机，其特征在于：各所述阻尼绕组设置在各所述转子槽中。
3.如权利要求2所述的一种带有阻尼绕组的双馈异步电机，其特征在于：所有所述阻尼绕组设置在所有所述转子槽中或间隔设置在各所述转子槽中。
4.如权利要求1或2或3所述的一种带有阻尼绕组的双馈异步电机，其特征在于：各所述阻尼绕组设置在所述转子的各齿部。
5.如权利要求1或2或3所述的一种带有阻尼绕组的双馈异步电机，其特征在于：所述阻尼绕组采用线圈构成。
6.如权利要求4所述的一种带有阻尼绕组的双馈异步电机，其特征在于：所述阻尼绕组采用线圈构成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110306210.XA CN102368656B (zh) | 2011-10-11 | 2011-10-11 | 一种带有阻尼绕组的双馈异步电机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110306210.XA CN102368656B (zh) | 2011-10-11 | 2011-10-11 | 一种带有阻尼绕组的双馈异步电机 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102368656A CN102368656A (zh) | 2012-03-07 |
| CN102368656B true CN102368656B (zh) | 2014-02-19 |
Family
ID=45761209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201110306210.XA Active CN102368656B (zh) | 2011-10-11 | 2011-10-11 | 一种带有阻尼绕组的双馈异步电机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102368656B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107040097A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-08-11 | 哈尔滨理工大学 | 一种带有转子阻尼导条缺陷监测的发电电动机 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5469009A (en) * | 1993-06-18 | 1995-11-21 | Hitachi, Ltd. | Turbine generator |
| CN1335667A (zh) * | 2001-08-16 | 2002-02-13 | 华中科技大学 | 双馈变速凸极同步电机 |
| CN101567653A (zh) * | 2008-04-21 | 2009-10-28 | 上海驰风机电科技有限公司 | 风力发动机大风停机时的安全保护方法 |
| CN201601584U (zh) * | 2010-01-20 | 2010-10-06 | 三一电气有限责任公司 | 风力发电机组及其双馈异步发电机 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5298913A (en) * | 1976-02-13 | 1977-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | Rotor of revolving-field type synchronous machines |
| JPS56141540U (zh) * | 1980-03-27 | 1981-10-26 | ||
| JPS56141541U (zh) * | 1980-03-27 | 1981-10-26 |
-
2011
- 2011-10-11 CN CN201110306210.XA patent/CN102368656B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5469009A (en) * | 1993-06-18 | 1995-11-21 | Hitachi, Ltd. | Turbine generator |
| CN1335667A (zh) * | 2001-08-16 | 2002-02-13 | 华中科技大学 | 双馈变速凸极同步电机 |
| CN101567653A (zh) * | 2008-04-21 | 2009-10-28 | 上海驰风机电科技有限公司 | 风力发动机大风停机时的安全保护方法 |
| CN201601584U (zh) * | 2010-01-20 | 2010-10-06 | 三一电气有限责任公司 | 风力发电机组及其双馈异步发电机 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| 几种双馈式变速恒频风电机组低电压穿越技术对比分析;臧晓笛;《变频器世界》;20080515(第05期);第41-45页 * |
| 双馈式风力发电系统低电压穿越技术分析;操瑞发等;《电网技术》;20090505(第09期);第72-77页 * |
| 变速恒频风电系统应对电网故障的保护电路分析;胡书举等;《变流技术与电力牵引》;20080120(第01期);第45-50页 * |
| 操瑞发等.双馈式风力发电系统低电压穿越技术分析.《电网技术》.2009,(第09期), |
| 胡书举等.变速恒频风电系统应对电网故障的保护电路分析.《变流技术与电力牵引》.2008,(第01期), |
| 臧晓笛.几种双馈式变速恒频风电机组低电压穿越技术对比分析.《变频器世界》.2008,(第05期), |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102368656A (zh) | 2012-03-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Rashid et al. | Fault ride through capability improvement of DFIG based wind farm by fuzzy logic controlled parallel resonance fault current limiter | |
| Hansen et al. | Conceptual survey of generators and power electronics for wind turbines | |
| CN101383576B (zh) | 一种大型风力发电机组穿越电网低电压故障的方法 | |
| Gowaid et al. | Ride-through capability of grid-connected brushless cascade DFIG wind turbines in faulty grid conditions—A comparative study | |
| CN103078349B (zh) | 一种双馈风力发电机系统及低电压穿越控制方法 | |
| CN102646991B (zh) | 用于双馈式风力发电机组低电压穿越的开关和动态电阻 | |
| Rashid et al. | Bridge-type fault current limiter for asymmetric fault ride-through capacity enhancement of doubly fed induction machine based wind generator | |
| CN103490575B (zh) | 多齿混合励磁盘式风力发电机 | |
| Zhang et al. | Fault ride-through study of wind turbines | |
| CN101917156A (zh) | 应对电网电压短时间跌落的风力发电机组防护方法及装置 | |
| Ahmadi et al. | Voltage and frequency control in smart distribution systems in presence of DER using flywheel energy storage system | |
| Kumar et al. | Design and analysis of dual stator non-magnetic rotor six-phase permanent magnet synchronous generator for marine power application | |
| CN102290826A (zh) | 并网异步风力发电机组穿越电网低电压故障的方法 | |
| CN102368656B (zh) | 一种带有阻尼绕组的双馈异步电机 | |
| CN103281024B (zh) | 一种基于全控器件的交流励磁系统 | |
| Yan et al. | Study on LVRT capability of D-PMSG based wind turbine | |
| CN207994638U (zh) | 一种带有超导磁储能的新式无刷双馈风力发电系统 | |
| Gwóźdź et al. | Generator with modulated magnetic flux for wind turbines | |
| CN202550586U (zh) | 用于双馈式风力发电机组低电压穿越的开关和动态电阻 | |
| CN102255334B (zh) | 风力发电机组智能单元矩阵并网方法及其专用设备 | |
| Harkati et al. | Low speed doubly salient permanent magnet generator with passive rotor for a tidal current turbine | |
| Song et al. | High voltage ride-through control method for DFIG-based wind turbines based on Resonant Controller | |
| Chandrasekaran et al. | Improved control strategy of wind turbine with DFIG for Low Voltage Ride Through capability | |
| CN105763112B (zh) | 多直流支路组合调节的宽风速直驱永磁发电系统 | |
| CN108258731A (zh) | 一种带有超导磁储能的新式无刷双馈风力发电系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |