雙饋發電機，又稱交流勵磁發電機。交流勵磁技術是一種先進的發電及調速驅動技術，套用此項技術的發電機或電動機統稱為交流勵磁電機。
基本介紹
- 中文名：雙饋發動機
- 外文名：doubly fed generator
- 別稱：交流勵磁發電機
- 原理：交流勵磁技術
- 功能：發電
- 學科：電機工程
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定義
交流勵磁發電機又被人們稱之為雙饋發電機。交流勵磁發電機由於轉子方採用交流電壓勵磁，使其具有靈活的運行方式，在解決電站持續工頻過電壓、變速恆頻發電、抽水蓄能電站電動-發電機組的調速等問題方面有著傳統同步發電機無法比擬的優越性。
分類
交流勵磁發電機主要的運行方式有以下三種：
1)運行於變速恆頻方式；
2)運行於無功大範圍調節的方式；
3)運行於發電-電動方式。
勵磁方式
現代大容量發電機有的採用交流勵磁機提供勵磁電流。交流勵磁機也裝在發電機大軸上，它輸出的交流電流經整流後供給發電機轉子勵磁，此時，發電機的勵磁方式屬他勵磁方式，又由於採用靜止的整流裝置，故又稱為他勵靜止勵磁，交流副勵磁機提供勵磁電流。交流副勵磁機可以是永磁機或是具有自勵恆壓裝置的交流發電機。為了提高勵磁調節速度，交流勵磁機通常採用100——200HZ的中頻發電機，而交流副勵磁機則採用400——500HZ的中頻發電機。這種發電機的直流勵磁繞組和三相交流繞組都繞在定子槽內，轉子只有齒與槽而沒有繞組，像個齒輪，因此，它沒有電刷，滑環等轉動接觸部件，具有工作可靠，結構簡單，製造工藝方便等優點。缺點是噪音較大，交流電勢的諧波分量也較大。
比較
隨著電力系統輸電電壓的提高，線路的增長，當線路的傳輸功率低於自然功率時，線路和電站將出現持續的工頻過電壓。為改善系統的運行特性，不少技術先進的國家，在16世紀初開始研究異步發電機（異步發電機是利用定子與轉子間氣隙旋轉磁場與轉子繞組中感應電流相互作用的一種交流發電機。）在大電力系統中的套用問題，並認為系統採用異步發電機後，可提高系統的穩定性，可靠性和運行的經濟性。
優缺點
- 主要優點：籠型轉子異步發電機結構簡單，牢固，特別適合於高圓周速度電機。無集電環和碳刷，可靠性高，不受使用場所限制。由於無轉子勵磁磁場，不需要同期及電壓調節裝置，電站設備簡化。負荷控制十分簡單，多數情況下不需水輪機調速器，水輪機可全速運行或在鎖定導葉開度下在一定轉速範圍內變速運行。異步發電機儘管可能出現功率搖擺現象，但無同步發電機類似的振盪和失步問題。併網操作簡便。
- 主要缺點：大容量異步發電機必須與同步發電機並列運行或接入電網運行，由同步發電機或電網提供自身所需的勵磁無功，因此異步發電機是電網的無功負載。儘管從原理上說異步發電機可以藉助於電容器孤立運行在自激狀態，但處於這種運行狀態時，發電機調壓能力很弱，當發電機達到臨界負荷，將引起電壓崩潰。異步發電機的勵磁一般而言可由同步發電機，電網或靜止電容器提供。具體的勵磁提供方式由電站類型或電網運行條件決定。雖然異步發電機不能提供自身和負載所需的無功，可能是一個缺陷，但當其使用恰當時，可作為電網無功最佳化的一種手段。並將會對電站和電網帶來明顯的技術經濟效益。
經濟性比較
- 異步發電機裝備的電站由於無需直流勵磁系統，同期裝置，電站投資費用低。
- 由於無集電環，電刷，轉子勵磁繞組，因此維護及運行費用低。
- 異步發電機轉子為隱極及無同步發電機類似的轉子繞組，因此一般效率高於同容量同轉速的同步發電機。相同的水源下，採用異步發電機可多發電。
- 異步發電機的上述經濟性優勢將會由於異步發電機所需勵磁(或附加同步容量或附加電容器)受到部分抵消。
- 異步發電機所需勵磁的大小與電機的額定轉速成反比(即與電機的極對數成正比)，轉速越高，標麼值勵磁越低。
- 異步發電機電站廠房面積較同步發電機電站廠房面積小。
系統
雙饋電機與普通的繞線式感應電機類似，採用的發電機為轉子雙饋發電機，定子繞組與電網直接相連，轉子繞組通過變頻器供以頻率、幅值、相位和相序都可改變的三相低頻勵磁電流。無論風速發生怎樣的變化，當電機的轉速改變時，通過變頻器調節轉子的勵磁電流頻率來改變轉子磁勢的旋轉速度，使轉子磁勢相對於定子的轉速始終是同步的，定子感應電勢頻率即可保持定值，發電系統便可做到變速恆頻運行。此種結構的發電機是通過對其轉差頻率的控制，來實現發電機的雙饋調速。由於控制方案是在電機的轉子側實現的，流過轉子電路的功率是由交流勵磁發電機的轉速運行範圍所決定的轉差功率，轉差功率僅為發電機定子額定功率的1/4至1/3，所以功率轉換裝置的容量小、電壓低，變頻器的成本大為降低，系統容易設計與整理。這種採用交流勵磁雙饋發電機的控制方案除了可實現變速恆頻控制，減小變頻器的容量外，還可調節勵磁電流的相位，達到改變功率角使發電機穩定運行的目的，所以可吸收更多無功功率，參與電網的無功功率調節，解決電網電壓升高的弊病，從而提高電網運行效率、電能質量與穩定性。缺點是交流勵磁發電機仍然有滑環和電刷，電刷和滑環之間的機械磨損會影響電機的壽命，需要經常維護，目前這種風力發電機技術已經商品化，能生產出MW級風力發電系統。
