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电气自动化新技术丛书序言
第5届电气自动化新技术丛书编辑委员会的话
前言
第1章异步电动机矢量控制原理
1.1直流电动机模型
1.1.1直流电动机基本方程
1.1.2直流电动机工作特性
1.1.3直流电动机的转矩控制
1.2交流电动机矩阵分析概况
1.2.1二相异步电动机的电压矩阵方程
1.2.2三相异步电动机机电能量变换及电磁转矩
1.3基于磁场定向的三相异步电动机数学模型
1.3.1三相异步电动机的空间矢量概念
1.3.2坐标变换及电压方程分析
1.4基于磁场定向的三相异步电动机矢量控制系统
1.4.1三相异步电动机的磁链检测
1.4.2三相异步电动机矢量控制系统典型电路
参考文献
第2章双馈电动机的数学模型和矢量控制策略
2.1双馈电动机调速系统的产生与概况
2.2双馈电动机的数学模型及矢量控制策略介绍
2.2.1双馈电动机数学模型
2.2.2双馈电动机磁场定向矢量控制原理
2.3大容量双馈渊速系统的主电路拓扑结构
2.3.1双馈调速系统中几种大容量变频器的比较
2.3.2双馈调速系统中的大容量交-交变频器
2.3.3PwM交直交变频器
2.3.4矩阵式变换
2.4太容量双馈调速系统矢量控制策略在工程麻用中的两种特殊控制方法
2.4.1非恒气隙磁链控制方法
2.4.2应用在轧机类负载中的最优控制方法
2.5复合型双馈电动机调速系统
2.5.1复合型双馈电动机调速系统概述
2.5.2复合型双馈电动机调速系统的分析
参考文献
第3章异步电动机双馈调速直接转矩控制系统
3.1概述
3.1.1直接转矩控制的产生和特点
3.1.2直接转矩控制的基本思想
3.1.3直接转矩控制存在的问题
3.1.4直接转矩控制的研究热点
3.1.5异步电动机双馈调速直接转矩控制研究现状
3.2直接转矩控制的原理
3.2.1直接转矩控制的组成
3.2.2逆变器的开关状态与定子磁链的关系
3.2.3电磁转矩的控制
3.2.4直接转矩控制与矢量控制的比较
3.3异步电动机双馈调速直接转矩控制系统介绍
3.3.1异步电动机双馈调速的基本原理
3.3.2异步电动机双馈调速直接转矩控制的基本思想
3.3.3转子的磁链模型
3.3.4电磁转矩模型
3.3.5转子电压矢最的选择
3.3.6转子磁链与转子电流夹角的检测
3.3.7磁链调节器
3.4异步电动机双馈调速直接转矩控制系统的仿真试验
3.4.1转子电流最小工作方式下直接转矩控制系统仿真试验
3.4.2定子侧功率因数可调的直接转矩控制系统仿真试验
参考文献
第4章大容量异步电动机双馈调速系统的工程设计和应用
4.1大容量异步电动机双馈调速系统的构成
4.1.1系统简介及仿真
4.1.2双馈调速系统的工程化仿真计算和分析
4.1.3双馈调速系统的硬件没计
4.1.4双馈调速系统的软件设计
4.2整流变压器的设计
4.2.1三相阻抗裂解式整流变压器的基本概念
4.2.2整流变压器设计参数的计算
4.3主电路晶闸管电压、电流计算
4.4大容量晶闸管变流装置主电路的过电压保护计算
4.5大容量双馈调速系统的实际工程应用
4.5.1超大容量飞轮脉冲发电机组变频调速系统实例
4.5.26500MvA冲击发电机变频调速系统实例
参考文
第5章无刷双馈电动机及其控制策略
5.1无刷双馈电动机的产生、应用前景及研究现状
5.1.1无刷双馈电动机的产生
5.1.2无刷双馈电动机的研究现状
5.1.3无刷双馈电动机的应用前景
5.2无刷双馈电动机的基本原理
5.2.1无刷双馈电动机磁动势的分析
5.2.2无刷双馈电动机绕组的结构
5.3基于磁场定向的尤刷双馈电动机矢量控制及其稳定性
5.3.1磁场定向的无刷双馈电动机矢量控制
5.3.2仿真分析
5.3.3稳定性分析
5.3.4基于模糊规则的无刷双馈电动机直接转矩控制仿真试验
5.4无刷双馈电动机矢量控制系统的工程应用实例
5.4.1概要介绍
5.4.2无刷双馈电动机变频调速矢量控制系统的工程设计
5.4.3系统运行结果和性能指标
本书针对普通绕线转子异步电动机的双馈调速系统矢量控制及直接转矩控制理论和方法加以论述,对于大容量无刷双馈电动机调速系统等问题作了较为详细的介绍,帮助读者深入了解大容量异步电动机双馈调速系统的理论和技术方法。本书的主要读者为从事电力电子和电气传动技术研究与应用的高等院校教师及研究生和工程技术人员。
本书着眼于大容量异步电动机双馈调速系统的电气结构及特性,针对普通绕线转子异步电动机的双馈调速系统矢量控制及直接转矩控制理论和方法加以论述,对于目前研究的热点大容量无刷双馈电动机调速系统等问题作了较为详细的介绍,并列举了,本书作者在具体工程项目中的应用实例,以帮助读者深入了解大容量异步电动机双馈调速系统的理论和技术方法。
本书的主要读者为从事电力电子和电气传动技术研究与应用的高等院校教师及研究生和工程技术人员。
三相异步电动机的“异步”的含义是,在电动工作状态时转子的转速永远低于同步转速。定子绕组接入三相交流电流产生三个磁场,在定子气隙合成一个旋转磁场。这个旋转磁场的转速称为同步转速。静止的转子绕组便相对磁场...
是的异步电动机定义:由定子绕组形成的旋转磁场与转子绕组中感应电流的磁场相互作用而产生电磁转矩驱动转子旋转的交流电动机。一般的异步电动机都是三相异步电动机,即采用三相电源供电以形成旋转磁场。现在也有不少...
交流异步电动机检查接线指的是,开箱检查和安装时的接线;套定额时这部分工程量按台计算。
三菱变频器对异步电动机调速控制-三相异步电动机调速控制系统设计
编 号 无锡太湖学院 毕业设计(论文) 题目: 三菱变频器对异步电动机调速控制 - 三相异步电动机调速控制系统设计 信 机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专 业 学 号: 学生姓名: 指导教师: (职称:副教授 ) (职称: ) 2013年 5月 25日 无锡太湖学院本科毕业设计(论文) 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文)三菱变频器对异 步电动机调速控制— 三相异步电动机调速控制系统设计是本人 在导师的指导下独立进行研究所取得的成果, 其内容除了在毕业 设计(论文)中特别加以标注引用,表示致谢的内容外,本毕业 设计(论文)不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作 品。 班 级: 学 号: 作者姓名: 2013 年 5 月 25 日 I 无锡太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计 论 文 任 务 书 一、题目及专题: 1、题目 三
异步电动机概述
第二章 异步电动机概述 第一节 鼠笼式异步电动机的起动方式 一、鼠笼式异步电动机的直接起动 所谓直接起动,就是利用电磁开关设备把电动机的定子绕组直接接到额 定的电网上。直接起动的优点是起动设备和操作都比较简单,其缺点则如上 面所述,起动电流大,而起动转矩并不大。为了利用直接起动的优点,在生 产机械对起动过程要求不高的场合,可以将电动机直接投入电网起动。鼠笼 电动机在设计时都是按直接起动时的电磁力和发热来考虑其机械强度和热 稳定性的,因此从电动机本身来讲,鼠笼式异步电动机允许直接起动。但若 电网容量不够大,则电动机的起动电流可能使电网电压产生较大的波动,影 响接在同一电网上的其他用电设备的正常工作。 二、鼠笼式异步电动机的降压起动 电动机起动时的转子电流与外加电压成正比,因此,如果电动机所接电网的 容量不够大,不允许采用直接起动时(一般来说电动机的功率大于 30KW 时都 不
“注意,“Fed”并不确指电能的交换方向(输出还是输入),所以,双馈既有双馈发电机,亦有双馈电动机。对于绕线转子的异步电机,除了定子必然和电源相联之外,转子也可以和电源相联,于是,当电机作为发电机时,称之为双馈异步发电机;反之作为电动机时,则称为双馈异步电动机,而只有一端和电源相联的普通电机则属于“单馈”。
还要指出,双馈发电或双馈电动均属于和外部电源的电能交换,因此,双馈(Double Fed)以及串级(Cascade Control)都应归属于外馈。
【无所不能 文丨祝粲张旭东】一石激起千层浪。西门子歌美飒发布的三年战略增长计划,明确陆上风机将全部推行双馈齿轮箱技术,引发关于风机领域直驱和双馈齿轮箱技术的争议。
媒体解读,国际风机三大制造商(维斯塔斯、西门子歌美飒、GE)陆上风机全部采用双馈齿轮箱技术路线(以下简称“双馈”),给人一种使用直驱技术的企业会受到很大影响的错觉。风机技术路线的选择真那么重要?
其实未必。风电行业资深专家认为,无论直驱还是双馈技术路线,都有做得好的企业,也有做得差的企业。每种技术各有利弊,没有证据表明哪种技术路线优于另一种。技术路线仅是企业竞争力的一个方面,仅此而已。
图片来源:彭博新能源财经
直驱和双馈有什么区别
双馈和直驱技术,几乎是同时出现的,甚至直驱技术的出现比双馈技术更早些。随着行业内的选择,它在市场份额、公司和技术对应上都有新的变化。
简单说,双馈、直驱两种技术路线的本质区别,在于双馈型是带“齿轮箱”的,而直驱型是不带“齿轮箱”的。连带在发电机、变频器、齿轮箱等风机主要部件方面,双馈和直驱机型也存在一定的差异。
最近引起讨论的西门子歌美飒,去年底宣布在陆上风机产品中不再采用直驱技术,但在2017年市场中,西门子歌美飒还贡献了直驱风机的很大比例。根据国际权威风电研究机构FTI的报告,维斯塔斯一家合资公司去年供应海上风电8MW风机采用的是半直驱。
长期研究风电的施鹏飞认为,这两种技术,只要是成熟的、做得好的,都能在市场里生存。有的公司愿意用双馈,有的公司愿意用直驱,但没有定论说哪种技术更好。
在此,对两种技术的不同倾向,无所不能做了相应梳理。
采用双馈风机的公司认为双馈的优势远超直驱。
他们认为,从发电机看,双馈式异步风电机技术成熟可靠,成本低、重量轻、易维护,可以在小容量情况下采用全风冷;从变频器看,双馈机组变频器容量小,价格低,机组的谐波小;从齿轮箱看,双馈机组采用齿轮箱将风轮转速升高,提高了发电机的效率,且故障率低。
而直驱式发电机体积和重量相比双馈式机组也大很多,对其轴承等转动部件要求极高。另外,永磁材料容易发生失磁的现象;在海上强盐雾的情况下防腐问题难以解决;同时,它现场不具有可维护性,维修成本高。变频器方面,直驱机组采用的是全功率变频器,价格昂贵,并且变频器产生谐波大。齿轮箱方面,直驱省去齿轮箱会减少齿轮箱的机械故障,却增加了发电机出故障的可能性。
2017年全球新增装机排名前十五家整机制造企业 图片来源:FTI
采用直驱风机的公司认为,直驱才代表了未来的趋势。
他们认为,直驱的优点重点体现在:直驱可以在非常宽的风速范围发电;省去齿轮箱,可靠性高,维护性好;电力电子变换装置不需要Active Crowbar;功率因数几乎不受限制,完全可以看做挂在电网上的一个无功发生器。
自然它也有缺点:驱电机和电力电子装置成本高;直驱电机技术不成熟;为了让风速很低时直驱电机能够发电,导致电机的级对数极多,电机体积很大;而且它只能用水冷缺,这非常麻烦。
相比之下,双馈也有优点。双馈电机成本低,技术成熟;电力电子变流装置所需要的容量小;可以在小容量情况下采用全风冷。
但它的缺点却更为突出:双馈的发电所需要的风速范围要求太高,发电量受限制,容易脱网,发电的经济性和稳定性很差;有齿轮箱,五年需要更换一次,维护成本很高;有Active Crowbar,技术上及其困难;电网的适应性差,功率因数受限制。
综合来看,他们认为双馈的发电的经济性和稳定性很差,电网的适应性差,决定了在风电未来没有发展前途,可能水轮机的交流励磁是其发展方向;而直驱没有致命缺点,是未来的主流技术,如在欧洲已经表现出这个趋势。
竞争力不体现在技术路线上
上述风电行业资深专家谈及直驱和双馈技术路线表示,说别人技术不好,有某种对自己技术心虚的原因。目前风电整机市场上,技术路线不同并未对市场份额有什么影响。
国际权威风电研究机构FTI发布的2017全球风电装机统计年报,对技术路线的市场份额做了统计,显示传统主流技术路线双馈的市场份额从2016年的73.9%下降至68.8%。维斯塔斯、西门子歌美飒、GE是2017年传统高速齿轮传动机型的三大供应商。
图片来源:FTI
西门子歌美飒在2017年11月宣布,其陆上风机将放弃直驱技术,转为传统的双馈机型.传统高速齿轮传动系统的市场份额今后可能会增长,2017年西门子歌美飒43%新增装机是直驱机型。
但直驱驱动型风电机组市场也有巨头,市场份额从2016年的25.4%上升至2017年的28.4%。中国企业金风科技是永磁直驱的主要代表,2017年继续保持着自己的领先地位,在2017年新增装机中排名第三,是排名最高的中国企业.金风同时在中国市场2017年新增装机排名第一。Z 电力磁直驱系统领域,德国的Enercon占据绝对优势,在FIT全球新增装机排名中位列第五。
中速传动系统,也成为半直驱机型也是直驱的一种,市场份额上升至2.9%,比2016年增长2.1%,主要原因是MHI Vestas去年在海上安装V164-8.0MW机组。该技术类型的前三强供应商是MHI维斯塔斯、西门子歌美飒和明阳智能。
目前号称退出直驱的三大国际风机制造商,主要在陆上风机退出,并没有全部退出。风电行业资深专家认为,每种技术都是有利有弊,技术路线与企业基因有关,而且目前看半直驱技术更适用于大兆瓦风机。
施鹏飞认为,金风选择直驱的原因是当初跟德国合作,直驱风机维修量比较小,双馈的齿轮箱维修量比较大。归纳而言,两种路线在市场上都能生存,还看不出来谁比谁更好,谁该被淘汰。
从市场份额看,双馈在前,直驱在后。施鹏飞还强调,两种技术,只要做好了,都能生存下来。技术本身没有高低之分,关键就看谁做得更好,谁家的度电成本更低、取得更多的利润、更能适应市场的需要。
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双馈式变速恒频风力发电机组于2008-2-3发布,2008-7-1开始实施。