求助：DFIG转子最大电压问题

yyklrsh · 发表于 2012-4-7 10:53

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各位好，请问DFIG转子电压在什么情况下达到最大？一般最大值怎样取得的（如750V）？如果超过了此值，对发电机有怎样的影响？谢谢大家！

xiao2hei · 发表于 2012-4-7 19:56

在最高转速下（譬如4极电机上限转速为2000），即最大转差率下，定子输出感性无功功率时的情况下最大。

windpower21 · 发表于 2012-4-7 20:35

这与开路电压和定转子有效匝数比有关

normahxh_002 · 发表于 2012-4-8 22:38

一般还取决于转子侧变流器的直流母线电压

yyklrsh · 发表于 2012-4-9 08:52

回复 2# xiao2hei
谢谢，那如果电机运行时超过了此值，对电机有怎样影响？

aser · 发表于 2012-4-9 09:42

开路电压订好以后，下面三相会影响转子电压
定子电压波动
定子频率波动
定子功率因数波动
我碰到过最大的一个转子电压是900V左右
（P.f=0.9c,47.5V,750V,Ulock=1900V)
这个对电机无太大影响，转子绝缘一般远高于这个值，主要是对变频器的冲击，例如850V是一个典型上限值。

yyklrsh · 发表于 2012-4-9 10:52

谢谢大家，那如果电机设置750V为转子最大电压，在转差率最大的容性状态下的转子电压到了838V，此值对电机和变频器的影响怎样？这个值算是大吗？有没有个容差范围呢？

xiao2hei · 发表于 2012-4-9 18:44

本帖最后由 xiao2hei 于 2012-4-9 18:53 编辑

回复 7# yyklrsh
1.首先得明白转子电压与调速范围密切相关，譬如转差达到0.5，假设开路电压为2000V，那么运行时就在1000V左右。因此为了限制转子电压变化过大，必须限制调速范围。通常在+-0.3以内。因此开路电压及调速范围共同决定了转子电压的大致范围。
2.其次得明白转子电压受何种设备限制。转子接变频器，变频器内部的IGBT和直流母线电容是限制因数（转子绝缘根本不是问题，绝缘是按照开路电压设计的）。管子一般为1200V（1700V的产品在风电上很少见），假设调制比为1，那么母线电压最大为1200V，那么转子最大线电压为1200/1.414=848V。实际上不可能这么高，常见的母线电压为1100V.以及调制比小于1，因此务必保证转子运行电压低于上述理论值。
3.同样根据类似的理解，就明白了定子690V电压选取的原因了（不仅仅是400*1.732的原因，还有IGBT耐压的原因）。因此最好控制转子最大电压在定子电压690V附近。这样器件的耐压余量才有保证。
4.楼上的838V不知道是否是实际运行值。如果真的如此，即使是用马鞍波调制，那么也请勿长时间运行。这样运行的话，管子的耐压是有些捉襟见肘的。要么改变开路电压，要么减小调速范围，如果您的管子是1700V的，那就无视这个电压大小了。说真的。我见过1700V的风电变频器

yyklrsh · 发表于 2012-4-10 11:16

回复 8# xiao2hei
非常感谢您的耐心解答，谢谢，学习了。838V并不是实际运行的值，而是一个理论计算值，设定的的值为750V，但在低速（切入风速）容性情况下理论值达到838V，在此时就不能够长时间运行了，对吧？这样会对变频器的元件有所影响。

drive2008 · 发表于 2012-4-10 14:41

关于DFIG转子最高电压的理解，还有一点很关键的因素就是风机的“失控”，主要出现在风机低转速时（高转差率），在亚同步速时双馈发电机转子是从机侧变流器“吸收”电能进行发电机的转子励磁，正如xiao2hei所说“假设调制比为1，那么母线电压最大为1200V，那么转子最高电压为1200/1.414=848V。实际上不可能这么高，常见的母线电压为1100V.以及调制比小于1，因此务必保证转子运行电压低于上述理论值”如果机侧变流器逆变的电压低于转子电压，整个环节的电能流向就变了，在转子电压的尖峰时发电机就不可控了，出现了暂时的“失控”现象，这就要求双馈风力发电机转速不能设的过低。

yjhou · 发表于 2012-4-11 09:22

以前倒是真没注意这个问题，我这边用的电机转子开路电压是2020v，转子电压为404v，变流器直流母线是1070v。转速控制从1060rpm开始。这个应该没有啥问题吧？

drive2008 · 发表于 2012-4-11 12:59

回复 11# yjhou

从1060rpm开始发电肯定是没问题的，但是前提是却失去了1060rpm以下转速的最优Cp跟踪的发量，显然在低风速时的发电量肯定没有直驱或最低转速较低的双馈风机高。也可以研究一下为什么设置的起始转速为1060rpm而不是更低。

drive2008 · 发表于 2012-4-11 13:21

这就得根据具体的叶片长度、翼型来求出最优的Cp跟踪曲线，举个例子，同样在4m/s的风速，风机转速在1060rpm时发电功率可以达到60KW，转速降到960rpm发电功率达到100KW也是有可能的，直驱的风机不仅是在低功率时效率高，最佳Cp曲线跟踪方面也比大部分双馈机型要好。

yjhou · 发表于 2012-4-11 13:31

回复 13# drive2008
你的直驱应该指的是永磁电机吧？

drive2008 · 发表于 2012-4-11 13:36

对指的是永磁直驱

yyklrsh · 发表于 2012-4-14 07:54

回复 8# xiao2hei
谢谢解答，还有一点不懂，就是您提到的第3点定子690V电压选取原因，怎么会跟IGBT有关了呢？不是转子接到变频器上吗？还有“最好控制转子最大电压在定子电压690V附近”这句也不理解？还望您能帮助我，谢谢啦

xiao2hei · 发表于 2012-4-14 09:18

回复 16# yyklrsh

这句话的前提是变频器转子侧和电网侧采用相同的耐压器件和拓扑结构（通常的产品也是这样，仅是容量有差异而已）。网侧器件逆变输出电压为690V。和转子侧的运行电压地位类似。倘若电网不是690V，假设3150V，那么就必须调整网侧的拓扑结构或者更换器件。比如增加一级升降压电路，或者三电平，或者器件串联等等。但通常低压变频器没这么复杂，同时成本也是个问题，常规也就是两电平，器件不串联的常规结构。因此转子电压690V附近，和网侧器件耐压有相近的余量。避免出现水桶短板现象。当然了，上述说法没考虑2侧滤波器对电压的些许影响（以及转子出现最大电压的几率问题假设600V以上的几率只有20%。因此你可是稍微使转子电压大于690V）
注：400*1.414=690 400V是常见的标准电压（虽然国内不常见）

fengxingyun · 发表于 2012-4-14 11:33

400*1.414=690?

yyklrsh · 发表于 2012-4-14 13:04

回复 18# fengxingyun
是400*1.732=690

xiao2hei · 发表于 2012-4-14 16:36

回复 19# yyklrsh

呵呵，不好意思。犯糊涂了谢谢纠正其实380V 一般指用户侧的电压，考虑线路及变压器的压降电源侧通常为略高一些的400V

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