原標(biāo)題：雙饋發(fā)電機(jī)與直驅(qū)發(fā)電機(jī)對比詳解，看完就懂兩種發(fā)電機(jī)

一.發(fā)電機(jī)——風(fēng)力發(fā)電機(jī)組核心部件

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

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

下面就給大家介紹這兩種發(fā)電機(jī)以及它們之間的區(qū)別：

二.雙饋發(fā)電機(jī)

雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jī)主軸的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，通過發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子傳送給電網(wǎng)。發(fā)電機(jī)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(jìn)行調(diào)節(jié)的變頻器相連。變頻器控制電機(jī)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(jī)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(fēng)力發(fā)電機(jī)組示意圖

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

雙饋發(fā)電機(jī)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(jìn)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(fēng)力機(jī)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(jìn)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(jī)轉(zhuǎn)速可隨時根據(jù)風(fēng)速進(jìn)行調(diào)整,是機(jī)組運(yùn)行于最佳葉尖速比。

4.交流勵磁雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常運(yùn)行于發(fā)電狀態(tài),負(fù)載為無窮大電網(wǎng)。它和發(fā)電機(jī)接獨(dú)立負(fù)載不同,其定子電壓恒定，為電網(wǎng)電壓。

5.雙饋電機(jī)低電壓穿越能力較差,遇有電壓波動,保護(hù)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(fēng)場絕大部分采用的是雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

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(jī)三大故障點。

雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作原理：

無刷雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)是在自串聯(lián)感應(yīng)電機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，電機(jī)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(jìn)行電磁功率的傳遞。北京發(fā)電機(jī)###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(fēng)力發(fā)電機(jī)具有以下優(yōu)點：

1、能控制無功功率，并通過獨(dú)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(yīng)發(fā)電機(jī)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(jī)

直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)，主要由風(fēng)輪、傳動裝置、發(fā)電機(jī)、控制系統(tǒng)等組成。為了提高低速發(fā)電機(jī)效率，直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(fēng)能利用率，采用全功率變流器實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的調(diào)速。

直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組示意圖

直驅(qū)發(fā)電機(jī)按照勵磁方式可分為電勵磁和永磁兩種。電勵磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用與水輪發(fā)電機(jī)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(fēng)電技術(shù)，該技術(shù)用永磁材料替代復(fù)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(jī)組較輕。

但永磁部件存在長期強(qiáng)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(jī)###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(jī)磁隙變化問題，以及在強(qiáng)磁條件下機(jī)組維護(hù)困難問題等。此外，永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在制造過程中，需要稀土這種戰(zhàn)略性資源的供應(yīng)，成本較高。

直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)有以下優(yōu)點：

1、發(fā)電效率高：直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(fēng)速環(huán)境下，效果更加顯著。

2、可靠性高：齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)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(jī)組的可靠性。同時，機(jī)組在低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，旋轉(zhuǎn)部件較少，可靠性更高。

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

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

四.雙饋發(fā)電機(jī)與直驅(qū)發(fā)電機(jī)比較

雙饋風(fēng)機(jī)與直驅(qū)風(fēng)機(jī)的區(qū)別：

1、雙饋風(fēng)機(jī)需要增速機(jī)構(gòu)，一般采用齒輪箱；直驅(qū)風(fēng)機(jī)不需要；

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

3、雙饋風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)在整個區(qū)域都是定子在發(fā)電；北京發(fā)電機(jī)###http://www.1688baifa.com

4、雙饋風(fēng)機(jī)需要滑環(huán)，需要維護(hù)，工作量不大，但是大約5-6年后的周期要縮短；直驅(qū)風(fēng)機(jī)一般不需要滑環(huán)，減少了維護(hù)量；

5、雙饋風(fēng)機(jī)有齒輪箱，維護(hù)量較大；直驅(qū)風(fēng)機(jī)沒有齒輪箱，沒有維護(hù)量；

6、到了單機(jī)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(jī)就會變得很巨大了，需要拆開來運(yùn)輸，現(xiàn)場分開安裝；

7、雙饋風(fēng)機(jī)的傳動鏈較長，直驅(qū)風(fēng)機(jī)傳動鏈很短，從同一距離機(jī)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(fēng)機(jī)效能也不一定高；

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

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

為什么雙饋發(fā)電機(jī)能成為當(dāng)下的主流機(jī)型呢？

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

2、直驅(qū)發(fā)電機(jī)對軸承等轉(zhuǎn)動部件的要求極高；

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

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

6、風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)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(jī)上，增加了發(fā)電機(jī)出故障的可能性；

在這種趨勢下，雙饋發(fā)電機(jī)成為了當(dāng)下的主流機(jī)型。

五.未來發(fā)電機(jī)的發(fā)展——雙饋電機(jī)也將被替代

雖然雙饋發(fā)電機(jī)是未來主流機(jī)型，但在低速電機(jī)勵磁無功顯著增大的趨勢下，雙饋電機(jī)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(jìn)一步加劇了雙饋發(fā)電機(jī)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(hù)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(fēng)力發(fā)電機(jī)組都不用雙饋電機(jī)，不僅如此，隨著海上風(fēng)電機(jī)組的高可靠性要求和電力電子器件價格的進(jìn)一步降低，在高速領(lǐng)域中，雙饋電機(jī)也逐步失去了其明顯優(yōu)勢而被永磁電機(jī)、鼠籠異步電機(jī)和電勵磁同步電機(jī)所取代。

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