变频技术在微网中的应用

变频技术在微网中的应用1交流励磁控制原理在发电机组转速变化的情况下，对发电机进行幅值﹑频率和相位均可调的交流励磁，从而保证发电机输出满足电网要求的恒频电能的发电技术，称作交流励磁变速恒频发电技术。在风力发电﹑水利发电中有广阔的应用前景。交流励磁发电机其定子与普通同步发电机定子相似，但其转子具有两相或两相以上的可控励磁绕组。交流励磁发电机原理如图1所示，交流励磁发电机为三相绕线式异步发电机，定子绕组并网，转子绕组外接三相变频器，实现交流励磁。当发电机转子旋转频率f变化时，控制转子励磁电流频率2f确保定子输出频率1f恒定。设p为极对数，则有：pffpf21由上式可看出，当发电机转速发生变化时，调节转子电流频率2f，可使1f保持恒定。当f小于1f时，发电机处于亚同步转速运行，变频器向转子输出有功功率；当f大于1f时，发电机处于超同步转速运行，变频器从转子吸收有功；当f等于1f时，发电机处于同步转速运行，变频器向转子提供直流励磁电流。2交流励磁系统优点与传统的直流励磁相比，交流励磁具有以下优点：改变励磁电压的幅值，可以调节机组发出或吸收的无功分量，以适应功率因数的调整，特别是可以深吸无功稳定运行改变励磁电压的相位，可以快速完成发电状态的电磁调节过程，从而保证发电机无功的快速调节改变励磁电压的频率，可以适应发电机转速的变化，使其与原动机的最佳转速匹配，提高机组效率可见，交流励磁对有功、无功的独立调节能力，将显著提高电力系统的静态和暂态稳定性。3交流励磁系统的核心技术交流励磁控制的核心技术是基于电力电子和计算机的变频调速技术。目前，变频器主要有交—直—交、交—交变频两种。其中交—交变频相比交—直—交变频调频范围较窄，因此交—直—交变频应用范围较广。普通变频器一般是由整流器、电容、逆变器组成，但这种变频器仅能实现能量的单向传递，即将三相交流电压整流为直流，再经PWM控制由IGBT输出频率可变的交流电。在交流励磁系统中，由于二极管整流无法完成能量的双向传递，因此将变频电路设计为带双逆变器的拓扑结构。该变频器具有结构简单、电流谐波含量小、输入功率因数可控等特点。4小水电应用环境在有水头波动的小型水电站中，应用定浆式水轮机与定速发电机相结合的定速发电机系统在经济上虽然有利，但在偏离基准水头下运行，其水轮机效率就会下降，发电量也会随之降低，而气蚀与异常振动的发生，给机组连续运行带来了障碍。因此，根据水头和流量调整转速是解决上述问题的方法之一。交流励磁变速发电技术可保证机组做变速恒频运行5风电应用环境变速风力发电机组能根据风速的变化，使得机组保持最佳叶尖速比，从而获得最大风能，另外变速风力发电机组与电网实现了柔性连接，大大减少了机械冲击和对电网的冲击。见附件《变频技术在变速恒频异步风力发电系统中的应用》