求高人指点：双绕组电机与无刷双馈电机的区别？

gbl066

以前看了很多无刷双馈电机方面的论文。最近看双绕组电机方面的。
有点晕了。不知道他两个的区别在哪里？
首先，两种电机，定子上都有两套绕组，而且都叫“功率绕组”和“励磁绕组”。不知两者有何区别？
请高人指点！多谢！

张老五

双绕组，是两套绕组在一个铁心里，这两套绕组可以分励磁和功率，也可以不分，完全并联，也可以有相位差
双馈，两套绕组分别位于定子和转子
这根本就是两码事

gbl066

回复 2# 张老五
张老师，谢谢您的回复！
但是估计是您搞错了。我说的是无刷双馈电机（BDFM），并不是您指的双馈电机（DFIG）。
无刷双馈电机定子上也是2套绕组。正因如此，我才搞不明白BDFM与双绕组电机（DWIG）的区别。

标准答案

你说的双绕组电机是指什么电机?定子上有两套甚至多套绕组的电机很多,如某些双速电机,双电压电机等，不知你“最近看双绕组电机方面的”看的是哪种？

gbl066

回复 4# 标准答案
谢谢！
我最近看的是“应用于风力发电的6/3相20kW定子双绕组感应发电机”，南京航空航天大学做的。
文章说“其定子上布置 2 套绕组，一套为功率绕组，通过采取不控整流输出直流电，同时并接励磁电容器，提供电机运行时所需的一部分励磁无功；另一套为控制绕组，连接静止励磁变换器（Static Excitation Converter， 简称 SEC）”。

gbl066

我问的在具体一点：
1. 双绕组电机（DWIG）中，定子的两套绕组是放在同一个槽内吗？
2.如果不是在一个槽内，那绕组是怎么嵌放的？
3.如果在一个槽内嵌放，那与无刷双馈电机（BDFM）有什么区别呢？（先就定子绕组排列方面说吧）
欢迎大家指教！谢谢！

标准答案

1 南京航空航天大学曾经在风电方面做过两种发电机的研究,一是磁阻式的电机,即他们称之为双凸极式的发电机,另一种是鼠笼型双绕组异步电机.这两种电机定子上都嵌放两套绕组,都是一套为功率绕组,一套为控制绕组(励磁绕组).所不同的是前者的励磁绕组内通直流电;而后者通交流电.在绕组布置方面,前者的定子是凸极结构,并分大齿槽和小齿槽(有点类似直流电机的磁极极靴上开有补偿绕组的槽),励磁绕组嵌放在大槽内,其跨距很大(是功率绕组跨距的数倍),功率绕组嵌放在小槽内,其跨距较小;而后者的定子铁心与普通异步机无异,定子内圆开有均匀的槽,两套绕组均放置在定子槽内(即可认为你所说的放置在"同一个槽内").在转子结构上,前者的转子是磁阻式的,上面没有绕组,后者转子和一般鼠笼异步机转子无异.我想你所说的" 双绕组电机（DWIG）"应该是指后者.
2 关于 双绕组电机（DWIG）与无刷双馈电机（BDFM）有什么区别.其主要区别如下:
2.1  双绕组电机（DWIG）的两套绕组的极数是相同的(跨距相同或基本相同),两套绕组之间存在强耦合,它们在空间布置上可以是同相位的也可以是不同相位的.而无刷双馈电机（BDFM）的两套绕组的极数是不同的(跨距不同),两者之间耦合越小越好,最好是完全不耦合.
2.2 最大的不同在于转子,双绕组电机（DWIG）的转子就是普通的鼠笼异步极的转子,而无刷双馈电机（BDFM）的极数是定子两套绕组极数之和或之差,其转子结构可以是磁阻式的,回型鼠笼式的,也可以是混合式的等可以有多种.
2.3 两种电机的工作原理是完全不同的,关于工作原理不是一两句话能说清楚的.在此就不啰嗦了.

fengxingyun

个人意见：
双绕组电机：
1，双绕组电机的两套绕组不同时工作时，设计时还要考虑可能存在的环流问题。一般可以用在需要两种转速的场合，比如煤矿里应用比较多的双速电机，风电里定浆距的发电机。
2，两套绕组同时工作的双绕组电机主要是为了减少功率，或者降低电流，一套绕组平分为两套绕组。主要用在大功率的发电机里。
无刷双馈：
1，定子两套绕组是同时工作的，可以考虑为两台异步电机的级联，功率绕组主要输送功率，控制绕组主要调频。它的转子也可以是绕线式。
2，可用在发电，也可用在电动。控制绕组需要配变频器。
3，控制绕组的功率一般比功率绕组小挺多
4，目前市场上尚无成熟产品

标准答案

回复 8# fengxingyun


    你说的双绕组电机恐怕不是楼主所说的那种电机,楼主说的双绕组异步电机是可以大范围平滑调速的异步电机,其两套绕组极数是相同的,不是双速电机,所以没有必要考虑环流问题.

gbl066

回复 7# 标准答案
谢谢“答案”兄！
学到了很多。
继续请教几个问题：
1.双绕组电机（DWIG）的磁场调制机理是什么？若解释比较复杂，请推荐几篇文章。
2.我看的论文中，双绕组电机（DWIG）用的是鼠笼型，其能否换成别的转子，比如磁阻式、绕线型，有没有这方面的文章可以参考？
谢谢！
我的QQ：740047811，
email：gbl066@163.com。

gbl066

回复 8# fengxingyun
谢谢！学习了！
就像“答案”兄说的，此双绕组非彼双绕组。

标准答案

回复 10# gbl066

1 双绕组电机（DWIG）的磁场调制机理的确不是一两句话能说清楚的,简单说就是转子相当于一个磁极变换器,通过它的旋转可以实现用励磁绕组的极数励磁可以在气隙中产生较大的极数等于功率绕组极数的谐波磁密,这样就可以实现在功率绕组中产生较大的感应电势.详细论述请参见王凤祥和张凤阁教授所著的一本书,好像叫做<磁场调制式无刷双馈电机>.好像是吉林大学出版社出版的.
2 你说的电机转子可以换成其他形式的转子,只要极数等于主副绕组极数之和或之差即可,当然更换转子后某些性能会有变化.
顺便问一下,你是重庆赛利盟的?还是重庆大学的?

gbl066

回复 12# 标准答案
谢谢“答案”兄！
疑问：
1.在七楼你说“双绕组电机（DWIG）的两套绕组的极数是相同的”，那现在何来“在气隙中产生较大的极数等于功率绕组极数的谐波磁密”一说呢？
估计是你笔误吧?把无刷双馈电机的磁场调制机理说出来了。
2.在七楼你说“双绕组电机（DWIG）的转子就是普通的鼠笼异步极的转子”，那现在何来对他的极数有所要求呢？
谢谢指导！王书已看，邓书也看了。
“答案”兄好眼力！在下重庆大学的。呵呵

标准答案

回复 13# gbl066

呵呵,对不起的确是笔误,我12楼的回复说的全是无刷双馈电机（BDFM）的磁场调制机理和转子形式.我没有看清楚你10楼问的是".双绕组电机（DWIG）的磁场调制理"
现在重新就你10楼的问题答复如下:
1 所谓"调制",原本是信息技术中的一个术语,原意是 为了传送信息(如在电报、电话、无线电广播或电视中)而对周期性或断续变化的载波或信号的某种特征(如振幅、频率或相位)所作的变更,)或者说就是对信号源的信息进行处理加到载波上，使其变为适合于信道传输的形式的过程，就是使载波随信号而改变的技术 .在电机中其实是借用了信息技术中的这个术语.
      对无刷双馈电机（BDFM）,由于主副绕组的频率不同,极数不同,要想在主绕组中得到所需的电势频率和幅值,可以通过特殊的转子结构来实现气隙磁场中的主副绕组极数的谐波最强,其它谐波很弱.这就是所谓的"磁场调制".
     个人认为,双绕组电机（DWIG）由于两套绕组极数相同,不存在调制问题.也就不存在"调制机理"问题,只能说这种电机的工作原理是什么,其实这种电机的工作原来非常简单,和普通的鼠笼异步机无异,只不过是普通的鼠笼异步机定子上只有一套绕组,它既承担着励磁作用又承担着有功功率输入和(或)输出作用,而双绕组电机（DWIG）定子上有两套绕组,一套专门用来励磁,另一套专门用来输入和(或)输出功率.那么这样做是不是多此一举呢?不是!这样做可以通过对控制绕组(励磁绕组)中电流的控制,实现功率绕组输出的功率大小及功率因数的控制.这是这种电机最大的好处!有关详细的电磁关系也不是一两句话能说清楚的,还是建议你自己看看相关的文献吧.我觉得你现在看的东西就应该不错.
2 这种电机的转子不能换成磁阻式的,可以换成绕线型的,和普通绕线异步机的转子一样,极数必须与定子相同.不过我认为没有这个必要.换绕线转子的目的是为了在转子上实施控制,而此种电机已经有一个控制端口,再增加一个不仅不会带来益处,反而会带来不必要的麻烦和混乱!
以上供参考!

fengxingyun

对这种电机很感兴趣。
有几点疑问，请各位解答一下：
1.现在异步电机的矢量控制已经非常成熟，做这样的异步电机专门分出励磁绕组进行控制是否有必要？
2.如果这套励磁绕组只是用来励磁，那它的极数设计是否一定要和功率绕组相等？

标准答案

回复 15# fengxingyun

你提的问题很有深度,对第一个问题,我也在思索其必要性,现在异步电机的矢量控制的确已经非常成熟,完全可以用一个四象限变频器实现对异步机的四象限控制,但个人认为这种电机在某些特定场合下还是有一定的必要性和优势的,南航所研究的是这种电机在高压直流并网的大型风力发电领域的应用,那么这种电机就有一定的优势了,它可以通过采用低压小功率的励磁控制来实现高压大功率主绕组的输出稳定,高压大功率主绕组直接接不可控整流器,这样就降低了整流器的成本.当然这种电机也可以用在潜艇等现代化舰艇上,那上面也是直流电网,同样具有一定的优势.
关于第二个问题,我认为,两套绕组的极数必须是相等的,也许通过特殊的技术处理方式能够实现它们不相等也可以运行,但我至今没有见过或接触过这方面的文献介绍,也想象不出来二者极数不同时如何工作,还请这方面有深入研究的高手来给个标准答案!
由于本人也不是从事这方面研究的,以上纯属个人意见,可能观点存在错误,仅供参考,同时也请高手指正!

gbl066

回复 14# 标准答案
谢谢指教！
对这种电机比较感兴趣，继续学习中。
以后有问题再请教！

gbl066

回复 15# fengxingyun
个人看法：
问题1. 有必要。（1）相对来说，矢量控制（VC）更复杂。（2）VC成本较高。（3）VC受参数影响较大。。。。。（本人推测）
问题2.可以不相等。但是，若定子两套绕组极数不相等，（1）转子极数需要重新优化选定，（2）磁场调制机理改变，更复杂了。这其实就变成了无刷双馈电机（BDFM）。
以上为个人看法，仅供参考。

fengxingyun

1,如果是不控整流器的高压直流并网，现在的双馈发电机我觉得是否已经可以胜任这个功能了？当然它带有电刷，是个缺点。但是双馈电机的设计和结构现在要成熟很多。
另：它的鼠笼式转子简单，耐用是个大优点。
2，如果两绕组极数相等，何为主？何为副？主绕组功率大，是否应该线粗一些，匝数少一些，而副绕组相反呢？这种电机的冷却设计是否可能会是大麻烦？
3，假设极数不等，可否考虑成类似谐波励磁的同步发电机？
4，这种电机的控制绕组起码也会是矢量控制，不会比一般异步电机简单；容量倒可能会小。
胡思乱想，请高手指正。

gbl066

回复 16# 标准答案
“答案”兄，你说"当然这种电机也可以用在潜艇等现代化舰艇上,那上面也是直流电网,同样具有一定的优势."我也想把双绕组电机往这方面靠，但不知双绕组电机目前在船上有无应用？其可靠性，经济性等性能有何具体优势？
请指教！
谢谢！