原標題：雙饋發(fā)電機與直驅(qū)發(fā)電機對比詳解，看完就懂兩種發(fā)電機

一.發(fā)電機——風力發(fā)電機組核心部件

在整個風力發(fā)電機組中，發(fā)電機的成本約占整個機組成本的3.4%，雖然成本占比不高，但是發(fā)電機確是整個機組中最重要的組成成分，它的作用是——采用變速運行使風力機最大限度的吸收風能。也可以說，發(fā)電機的存在是為了讓風機最大效率的捕獲風能，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的電流。

常見的發(fā)電機有兩種：雙饋發(fā)電機（目前的主流機型）和直驅(qū)發(fā)電機。

下面就給大家介紹這兩種發(fā)電機以及它們之間的區(qū)別：

二.雙饋發(fā)電機

雙饋式風力發(fā)電機組的系統(tǒng)將齒輪箱（注意這個知識點，以后要考的）傳輸?shù)桨l(fā)電機主軸的機械能轉(zhuǎn)化為電能，通過發(fā)電機定子、轉(zhuǎn)子傳送給電網(wǎng)。發(fā)電機定子繞組直接和電網(wǎng)連接，轉(zhuǎn)子繞組和頻率、幅值、相位都可以按照要求進行調(diào)節(jié)的變頻器相連。變頻器控制電機在亞同步和超同步轉(zhuǎn)速下都保持發(fā)電狀態(tài)。在超同步發(fā)電時，通過定轉(zhuǎn)子兩個通道同時向電網(wǎng)饋送能量，這時逆變器將直流側(cè)能量饋送回電網(wǎng)。在亞同步發(fā)電時，通過定子向電網(wǎng)饋送能量、轉(zhuǎn)子吸收能量產(chǎn)生制動力矩使電機工作在發(fā)電狀態(tài)，變流系統(tǒng)雙向饋電，故稱雙饋技術(shù)。

雙饋式風力發(fā)電機組示意圖

雙饋式風力發(fā)電機組的葉輪通過多級齒輪增速箱驅(qū)動發(fā)電機，主要結(jié)構(gòu)包括風輪、傳動裝置、發(fā)電機、變流器系統(tǒng)、控制系統(tǒng)北京發(fā)電機###http://www.1688baifa.com等。

雙饋發(fā)電機特點：

1.轉(zhuǎn)子采用交流勵磁,可以方便地實現(xiàn)變速恒頻。

2.可以靈活地進行有功功率和無功功率的調(diào)節(jié)。其中,有功功率的調(diào)節(jié)以風力機的特性曲線為依據(jù);無功功率可以根據(jù)電網(wǎng)的無功需求進行調(diào)節(jié)。

3.由變流器控制電壓匹配、同步和相位控制,并網(wǎng)迅速,基本無電流沖擊;發(fā)電機轉(zhuǎn)速可隨時根據(jù)風速進行調(diào)整,是機組運行于最佳葉尖速比。

4.交流勵磁雙饋風力發(fā)電機通常運行于發(fā)電狀態(tài),負載為無窮大電網(wǎng)。它和發(fā)電機接獨立負載不同,其定子電壓恒定，為電網(wǎng)電壓。

5.雙饋電機低電壓穿越能力較差,遇有電壓波動,保護動作后,無法自動并網(wǎng)。目前,國內(nèi)出現(xiàn)脫網(wǎng)事故的風場絕大部分采用的是雙饋風力發(fā)電機。

6.由于轉(zhuǎn)子采用繞線式,因此轉(zhuǎn)子引出線處、滑環(huán)、碳刷成為電機三大故障點。

雙饋風力發(fā)電機工作原理：

無刷雙饋風力發(fā)電機是在自串聯(lián)感應電機的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，電機的定子上裝有兩套繞組，一套通常接至工頻電源，極對數(shù)為p p，稱為功率繞組；

另一套通常接至控制電源(變頻電源)，極對數(shù)為p c，稱為控制繞組(p p≠p c)。這兩套繞組沒有直接的電磁耦合，而是通過轉(zhuǎn)子繞組間接進行電磁功率的傳遞。北京發(fā)電機###http://www.1688baifa.com

轉(zhuǎn)子采用自行閉合的環(huán)路結(jié)構(gòu)，其極對數(shù)為功率繞組p p與控制繞組p c之和。

工作原理如圖：

雙饋式風力發(fā)電機具有以下優(yōu)點：

1、能控制無功功率，并通過獨立控制轉(zhuǎn)子勵磁電流解耦有功功率和無功功率控制。

2、雙饋感應發(fā)電機無需從電網(wǎng)勵磁，而從轉(zhuǎn)子電路中勵磁。

3、它還能產(chǎn)生無功功率，并可以通過電網(wǎng)側(cè)變流器傳送給定子。

三.直驅(qū)發(fā)電機

直驅(qū)式風力發(fā)電機組的風輪直接驅(qū)動發(fā)電機，主要由風輪、傳動裝置、發(fā)電機、控制系統(tǒng)等組成。為了提高低速發(fā)電機效率，直驅(qū)式風力發(fā)電機組采用大幅度增加極對數(shù)（一般極數(shù)提高到100左右）來提高風能利用率，采用全功率變流器實現(xiàn)風力發(fā)電機的調(diào)速。

直驅(qū)式風力發(fā)電機組示意圖

直驅(qū)發(fā)電機按照勵磁方式可分為電勵磁和永磁兩種。電勵磁直驅(qū)風力發(fā)電機組采用與水輪發(fā)電機相同的工作原理，技術(shù)成熟，德國ENERCON公司在這方面取得了很好市場業(yè)績。永磁直驅(qū)是近年來研發(fā)的風電技術(shù)，該技術(shù)用永磁材料替代復雜的電勵磁系統(tǒng)，發(fā)電結(jié)構(gòu)簡單，重量相對勵磁直驅(qū)機組較輕。

但永磁部件存在長期強沖擊振動和大范圍溫度變化條件下的磁穩(wěn)定性問題北京發(fā)電機###http://www.1688baifa.com，永磁材料的抗鹽霧腐蝕問題，空氣中微小金屬顆粒在永磁材料上的吸附從而引起發(fā)電機磁隙變化問題，以及在強磁條件下機組維護困難問題等。此外，永磁直驅(qū)式風力發(fā)電機組在制造過程中，需要稀土這種戰(zhàn)略性資源的供應，成本較高。

直驅(qū)永磁風力發(fā)電機有以下優(yōu)點：

1、發(fā)電效率高：直驅(qū)式風力發(fā)電機組沒有齒輪箱，減少了傳動損耗，提高了發(fā)電效率，尤其是在低風速環(huán)境下，效果更加顯著。

2、可靠性高：齒輪箱是風力發(fā)電機組運行出現(xiàn)故障頻率較高的部件，直驅(qū)技術(shù)省去了齒輪箱及其附件，簡化了傳動結(jié)構(gòu)，提高了機組的可靠性。同時，機組在低轉(zhuǎn)速下運行，旋轉(zhuǎn)部件較少，可靠性更高。

3、運行及維護成本低：采用無齒輪直驅(qū)技術(shù)可減少風力發(fā)電機組零部件數(shù)量，避免齒輪箱油的定期更換，降低了運行維護成本。

4、電網(wǎng)接入性能優(yōu)異：直驅(qū)永磁風力發(fā)電機組的低電壓穿越使得電網(wǎng)并網(wǎng)點電壓跌落時，風力發(fā)電機組能夠在一定電壓跌落的范圍內(nèi)不間斷并網(wǎng)運行，從而維持電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

四.雙饋發(fā)電機與直驅(qū)發(fā)電機比較

雙饋風機與直驅(qū)風機的區(qū)別：

1、雙饋風機需要增速機構(gòu)，一般采用齒輪箱；直驅(qū)風機不需要；

2、雙饋風機的變頻器容量是額定容量的1/3左右；直驅(qū)風機的是變頻器容量一般是等同于額定容量；

3、雙饋風機低于同步轉(zhuǎn)速的時候（一般是1500rpm），定子發(fā)電，轉(zhuǎn)速吸電（用于勵磁和磁場的旋轉(zhuǎn)），超過同步轉(zhuǎn)速之后，定子和轉(zhuǎn)子都在發(fā)電；直驅(qū)風機在整個區(qū)域都是定子在發(fā)電；北京發(fā)電機###http://www.1688baifa.com

4、雙饋風機需要滑環(huán)，需要維護，工作量不大，但是大約5-6年后的周期要縮短；直驅(qū)風機一般不需要滑環(huán)，減少了維護量；

5、雙饋風機有齒輪箱，維護量較大；直驅(qū)風機沒有齒輪箱，沒有維護量；

6、到了單機3MW容量以上：雙饋的整體尺寸和重量雖然可以控制得住，但是齒輪箱會變得很大；而直驅(qū)的發(fā)電機就會變得很巨大了，需要拆開來運輸，現(xiàn)場分開安裝；

7、雙饋風機的傳動鏈較長，直驅(qū)風機傳動鏈很短，從同一距離機械損耗比電氣損耗要高一個數(shù)量級的原則上看，雙饋的總體效能不如直驅(qū)；但是，因為磁鋼材料牌號和氣隙設(shè)計等各種問題，實際上某些廠家的直驅(qū)風機效能也不一定高；

8、從成本來說，雙饋風機要略低于直驅(qū)風機，主要是磁鋼材料高居不下的原因；

9、從整機容量不斷攀升和葉片越來越長的設(shè)計情況來看，雙饋風機的傳動鏈長可以不太擔憂葉片與塔筒之間的問題，而直驅(qū)風機的設(shè)計可要面對這個問題；所以一般雙饋風機的水平傾角要小一點，而直驅(qū)風機的要大一點。

為什么雙饋發(fā)電機能成為當下的主流機型呢？

1、直驅(qū)發(fā)電機的體積非常大，直驅(qū)發(fā)電機的機組比雙饋機組大很多；北京發(fā)電機###http://www.1688baifa.com

2、直驅(qū)發(fā)電機對軸承等轉(zhuǎn)動部件的要求極高；

3、直驅(qū)發(fā)電機所用的永磁材料在震動、沖擊、高溫情況下容易發(fā)生失磁現(xiàn)象；

4、直驅(qū)發(fā)電機中含鐵，在海上強鹽霧的情況下防腐問題沒有得到解決；

5、直驅(qū)發(fā)電機組現(xiàn)場不具有維護性，無法在現(xiàn)場條件下維修，一旦出現(xiàn)問題必須要運送回廠家進行維修；

6、風輪和發(fā)電機直接連接會增加葉片的沖擊載荷，并且將其直接傳遞到發(fā)電機上，增加了發(fā)電機出故障的可能性；

在這種趨勢下，雙饋發(fā)電機成為了當下的主流機型。

五.未來發(fā)電機的發(fā)展——雙饋電機也將被替代

雖然雙饋發(fā)電機是未來主流機型，但在低速電機勵磁無功顯著增大的趨勢下，雙饋電機的主要優(yōu)勢或?qū)⑹?，其次，由于電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻器成本大幅降低也進一步加劇了雙饋發(fā)電機優(yōu)勢的喪失。在此情況下，它存在滑動電接觸可靠性低、維護工作量大的缺點就更加顯現(xiàn)出來，因此低速的直驅(qū)和半直驅(qū)風力發(fā)電機組都不用雙饋電機，不僅如此，隨著海上風電機組的高可靠性要求和電力電子器件價格的進一步降低，在高速領(lǐng)域中，雙饋電機也逐步失去了其明顯優(yōu)勢而被永磁電機、鼠籠異步電機和電勵磁同步電機所取代。

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