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我国自行研制成功交流励磁变频调速的大型风力发电机

时间:2017-5-17 9:09:00   来源:本网   添加人:admin

  文/哈尔滨电机厂有限责任公司谭国威风能是一种清洁的能源,而且取之不尽、用之不竭。当今世界风力发电发展很快,我国也已跃居世界第十位,然而发电设备主要依靠进口。国外厂家在出口风电机组时同意出口生产技术,但不转让设计思想和设计方法,也不允许采取联合设计方式,以防我方专家抓住内涵、吃透关键、深入设计,掌握自行设计制造方法。

  不解决,就不可能从根本上提高企业的综合竞争力。因此,加快大企业的公司制改革步伐,建立起“产权清晰、责权明确、政企分开、管理科学”的现代企业制度,将大企业塑造成竞争力强的真正的市场主体和法人实体。主要解决:一是建立规范的法人治理结构;二是实现投资主体多元化;三是要通过劳动制度、人事制度、分配制度的改革,建立起有效的高层经理人员激励与约束机制,用机制和环境吸引人才、培养人才、留住人才;四是加强管理创新,实现科学管理,根据外部环境变化,适时地进行组织创新和业务流程再造,把企业建成一个创新型、反应快速的学习型组织。

  第六,进一步发挥行业协会的服务功能,为政府决策和企业发展提供依据。

  的开发技术。

  术发展基金委员会下拨院士基金20万元来支持380kW交流励磁变速恒频发电机试验“项目。经过6年之久的科研攻关,哈尔滨大电机研究所圆满地完成了这项国家重大攻关课题,自行开发成功了转子采用交流励磁变速的恒频大型风力发电机,建立了相关的专用试验台,研制了配套硬件和软件,从而结束了我国不能自行设计制造大型风力发电机的历史。

  更有效地发挥行业协会中介服务的作用是新形势、新环境下协会自身面临的挑战,也是政府和企业界所关注和期望的。在新的历史时期,协会组织在国企进一步改革中可以发挥如下作用:一是可以对机械企业在改革和发展中,积累的许多好经验进行总结和推广,并分析其成功的环境和改革的成效所在;二是对大型机械制造企业存在的问题和发展中遇到的新情况、新问题进行研究,有针对性的用一厂一策的办法,向政府、向企业提出政策和管理建议;三是做好各项企业欢迎的,对社会和协会有益的工作,如推进行业自律、建立学习型组织、创新企业文化管理、塑造企业诚信,建立企业家制度、沟通信息服务以及开展政策研究、国际交流合作等,都是行业协会应当做和必须做好的工作,使协会真正成为公在科技和商业保密的原则下,本文简要介绍所开发的300kW转子采用交流励磁且能变频调速而定子则仍恒频发电的大型风力发电机的基本原理、主要参数、结构特点正、权威、值得信赖的组织。

  第七,改革是大型机械制造企业走出困境的唯一出路一个企业要发展,必须立足于适应时代潮流的变革,要在国际大背景下为自己重新定位。要把世界范围的同行,亦即竞争对手作为对照体系,清醒地看到自己的差距和不足,从根本上解决企业发展中存在的问题。凡涉及到国有资产和产权的问题,主要靠国有企业的投资方政府帮助企业来解决;涉及企业包碉过重问题要靠政府有关政策扶持和加强社会保障,要靠企业创造更多的经济长点来解决,而加强管理、转变观念、转变机制问题主要靠企业自己来完成,政府只能从立法、制度上提出要求,进行工此科技发展bookmark3以及优越性等,同时还提供了相关的配套硬件和软件,其中包括定子总磁链的定向控制策略和数字控制系统,全数字式120RVA交交变频器,380kW交流励磁变速恒频发电机试验台,计算机采样测试系统,这种发电机与电网的相互影响的仿真研究及特殊的电磁场问题等。所取得的科研成果已经通过了国家鉴定,达到了国内领先水平。

  一、前言~风电机组的发电机主要有2种,即同步电机和异步电机,同步发电机的并网比较困难,而且控制线路复杂、调速装置昂贵,当风况(风压、风量、风速等)发生变化时,发电机因输入功率的剧烈波动而影响其过渡过程的稳定性。而异步发电机则并网容易,运行特性较好,很少维修,容易实现自动控制,造价也较低,具有较好的软特性,如果设成较高的滑差率(最大可达S=8%)还可使输出功率稳定性提高。所以其应用较多。

  转子交流励磁新技术是大型风电机组发展过程中的一项根本性实破,它使励磁系统的调节参量达到3个,即频率、幅值和相位,从而可以灵活地调节有功和无功功率以及功率因数,扩大机组的运行范围,提高电力系统的稳定性。

  天有不测风云,风能状况更是复杂多变,如何能使风力发电机组在多变的运行条件下始终保持高效和稳定运行,这就是开发和应用转子交流励磁变频调速新技术的主要目的。

  磁,其f2=,W2=,发电机便以同步转速旋转。当转子采用交流励磁时,f20,W2,此时发电机以异步转速旋转,即nr=ni-2.由此可见,只要改变供给转子的交流电流频率f2,则可改变W2n2,从而实现调节电机的机械转速nw使机组适应风况变化而始终处于最优工况下运行。

  二、基本原理~转子采用交流励磁时,发电机的定子电流形成的旋转磁场转速为nu角频率为wi,当转子通以频率为f2的交流电进行励磁时,该电流产生相对于转子的旋转磁场的转速为m、角频率为wz.为实现有效的能量转换,电机内定、转子的旋转磁场必须保持相对静止,此时电机的机械转速nr、角频率wr必须满足统的交流发电机转子采用直流励三、主要参数最近开发成功的国内首台交流励磁变速恒频发电机的主要参数如下:额定功率(kW)300功率因数(coscp〉0.91额定电压(V)690额定频率(Hz)50同步转速(r/min)1 350~1650转子电压364.6转子电流(A)41.2转子励磁功率(kW)30电机效率95四、结构特点表交流励磁电机与传班电机的对比传厩电机交流励磁电机电机型式同步电机绕线犁异步电机定子绕组二和。甚相:转子绕组串联同心式二相茈交双蠢式转子绪构凸极式隐极车,励磁电流直流交流旋转速度不变可调集电环目2个4个定子频率(Hz)5050转子频率(Hz)0510变频装置无交女变频器生产成本(P.U.)11.21.65倍电机效率。可提高2.5%~4.5%.从整体结构上看,转子采用交流励磁的变速发电机与绕线型异步电机相似,定子采用三相双层叠绕组,转子米用圆柱形隐极式结构,和二相正交的双层叠绕组,转轴上置有4个集电环,以便向转子上的二相各自独立的绕组供电。转子的励磁交流电源为交交变频器。交流励磁与传统电机的对比见表(表中列出了交流励磁用于抽水蓄能机组上情况)。

  五、优越性转子采用交流励磁新技术时可以通过调节转子励磁电流的频率、幅值和相位来保证发电机始终处于最佳工况下运行,达到高效和稳定,即使在风能状态不断变化情况下,也能使机组跟踪最优工况点,保证机组不会失步,同时提高电力系统的稳定性。如果采用现代化的矢量控制,还可以在灵活地调节有功和无功功率的同时,使发电机的控制达到快速响应。

  交流励磁新技术的这种优越性已被实践证明。日本采用交流励磁的大型抽水蓄能机组已有7台,最长运行时间有的在10年以上。调查结果表明,矢木泽电站85MVA机组效率提高了2%~3%,还大幅度减轻了振动,减小了转轮空蚀、磨损等破坏程度,延长了运行寿命;大河内电站395MVA机组在抽水运行时自动调频容量可达土80%,有功功率的波动很小,提高了电网稳定性;高见电站的140MVA机组在夜间可取代普通水电站的自动调频运行和火电站的调速运行,可在输出不变情况下减小输入功率实现节能。一般情况下采用交流励磁可使机组效率提高2.5%~4.5%,但因需要配备变频器和转子保护设备以及较大的占地面积,所以造价较高,约为传统电机的1.2~1.65倍。

  六、相关硬件和软件~~转子采用交流励磁变频调速是当今世界的先进技术,它之所以直到最近10年才得以开发和应用主要是基于大功率电力电子元器件的新发展。现代化的变频器不断地实现高电压化、大电流化和大容量化。然而变频器输出的电压和电流是非正弦波的,为了解决这个难题,必须在研究、设计、试验等各个环节开发所必须的相关硬件和软件。

  变速恒频发电机而首先建立380kW的专用试验台这是国家下达的重大攻关课题。所建成的这种试验台采用了新开发的以定子总磁链定向的全数字式交流励磁发电机矢量控制系统,以及用于发电机功率和转速调节的相应软件和硬件。

  此外还采用了新开发的120kVA全数字式6脉冲无环流正弦波电压源交交变频器,以及用于发电机励磁电流频率、幅值和相位灵活调节的相应硬件和软件。此外,还采用了新开发的低电量微机测量系统。该试验台通过控制转子励磁来调节发电机的有功和无功功率以及转速,在恒频(指定子侧发电机输出电压的频率50Hz工频不变)下的转速调节范围为额定转速的5%,发电机功率因数的调节范围为cos9=0.8(迟相)~0.9(进相)。该试验台今后将为全国的风力发电机检测、试验、鉴定服务。

  发电机转子采用交流励磁进行变频调速时其频率很低,只有几个Hz.而交交变频方式又是通过工频50Hz斩波而获得低频电压的,因而含有大量的高次谐波。这种含有高次谐波的电量测量至今尚无合适的仪表来完成,即使有些仪表可以测量低频电量,但在测量这种高次谐波含量很大的波形时也无法在0~50Hz全范围内进行测量,当频率接近零时,误差就更大。而新开发的微机测试系统则能较好地适用于交交变频电源这种含有较大高次谐波的低频电量测量。该测试系统硬件采用A/0采集,计数器同步触发采样,由PC机进行分析和贮藏。软件则采用面向对象技术,实现了测试的可视化,和数据采集、图形显示、功能选择及打印输出的一体化。

  用变频调速系统较多地是针对定子进行控制,必须在电机和电力系统之间装设与电机容量相等的变频、调速和控制装置,成本较高。采用转子交流励磁进行变频调速时则可减小这种变频器的容量,只需电机容量的20°/.~30°/.即可。这也是转子交流励磁的又一大优点。

  变频器主要由各种晶闸管组成,它们的输出电压、电流波形是非正弦波,这对定子侧发电机的输出电压、电流波形的影响便成为一项关键课题。

  通常采用的6脉冲无环流交交变频器,其输出电压的谐波幅值较大,可达基波的20%以上。为了保证发电机向电网输出的电厂ti波形,国外有的采用12脉冲变频器,以便减小励磁电源的谐波分量,然而其成本却增加一倍。对于电力电子T业还不太发达的我国来说,大功率电力电子元器件成本还较高,尚不宜考虑,这就必须通过波形变化规律的研究来改善波形的畸变程度。

  最近研制成功的国内最大全数字式交交变频装置采用4片准16位单片机,并用STD工业控制总线将4片单片机连接起来,构成一个4CPU并行运行的大系统,可以完成只有在486以上微机才能完成的实时计算和实时控制,同时还大幅度提高了系统的可靠性。在软件方面则采用了特殊的编程技巧,将正弦曲线用多条直线来代替,从而提高了余弦交点的计算速度。其t回路采用了无环流方式和快速光电检测电路,并采用晶闸管作为电力电子功率元件。

  为了研究由高次谐波所带来的影响,t次在理论上建立了谐波转移阻抗及其频率特性的新概念,开发了相应的电磁计算程序。研究试验结果表明,阻尼绕组对高次谐波的抑制较强,而对基波则影响较小。同时还建立了包括交交变频器和电机在内的波形数字仿真模型及其程序,并在真机上验证了其有效性。

  试验结果证明,对定子空载电势波形的影响来自2个部分,即转子电源电压谐波和电机本体的谐波,前者影响较小,而后者(特别是齿部谐波)的影响较为突出。为了改善电势波形,可采用分数槽绕组来有效地抑制齿谐波。根据研究结果,开发了带有阻尼绕组的交流励磁发电机的电磁场计算程序。研究了装设阻尼绕组的设计问题,并获得下述结论:在转差率S较小情况下(S<0.085)装设阻尼绕组是可行的。

  这种电机的设计确有很大难度,特是在高电压大电流情况下转子绕组的固定和保护,以及集电环的结构等问题。然而这些问题已经得到解决。在采取有效措施后,实践证明,定子电压谐波分量的大并不突出,其谐波率<1°/.,而且在调速过程中没有发生振荡,调速响应的平稳性也很令人满意。

  ~~1、哈尔滨大电机研究所最近开发成功的300kW交流励磁变速恒频发电机是我国自行研制的第一台交流励磁大型风力发电机,标志着国内已具备自行设计、生产交流励磁大型风电机组的能力。

  配套开发的试验台、测试系统、交交变频器、电磁计算程序等重大科研成果将为全国的风电机组检测。试验、鉴定等提供服务。

  上,哈尔滨发电设备国家工程研究中心将进一步开发更大容量的这种风电机组。裘东方电工用信息技术改厉缆设备文/东方电工机械有限责任公司陈沛毓吴叔康尹国成历经三年来用高科技信息产业重组传统机械工业的鼎人科技德阳东方电工机械有限责任公司,在总结38年线缆专用设备制造设计经验的基础上,努力寻求信息技术改it传统铁现专用设备的结合点,确立了“以科技创新引导市场,建造东方第一线缆设备生产基地”的战略目标定位。公司电工机械设计技术中心,根据电线电傈行业急需更新的拉丝(线)、绞线、成纟I挤压、铸杆等十三大系列近200个品种的现有水平,通过采用新设计、新材料、新技术、新工艺、新结构等,不断开发出具有高新技术的电线电缆专用设备,现将刨新的产品项目介绍如下:,(一)拉丝、拉线机系列丝、拉线机系列是由微拉丝机和细拉机、小拉线机、中拉线机及大拉线机各个品种组成,并且还按被拉的丝线原料分成铜拉线机、铜拉丝机、铝拉线机等。

  先介绍以下五种铜线生产设备:(从小拉开始,然后中拉、大拉)LHT―120/20型铜拉线机,共三个品种即:/20(SS)型双层双变频/20(DS)型单层双变频