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小水電無刷雙頻發電系統

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最后更新: 2021-07-03 19:27
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一、小水電的特點及發電方式

       在我國,小水電是指裝機容量在50MW及以下的水力發電站和地方小電網。由于小水電庫容容量較小,流量調節能力差,受季節性降雨及灌溉爭水影響,來水情況不穩定,有著低水頭、低水速、水頭變化較大的特點。而水輪機在不同的水頭條件下對應著不同的最優轉速,水輪機要獲得良好的性能和較高的效率需運行在最優轉速附近。因此,只有運行在基準水頭條件下,水輪機才能獲得較高的效率。小水電水頭變化較大,水輪機的最優轉速也隨之變化。為了盡可能的提高發電效率,并保持固定的上網頻率,有調節水流的驅動力以適應水輪機相對固定的轉速和調節水輪機轉速以適應不同流量的兩種調節思路。

第一種稱為定速恒頻發電,以普通異步機并網發電和同步機發電為代表。雖然這種定速恒頻發電方式對發電機組設備要求較低,但其需要額外的設備來調節水流量或者葉片的角度,不僅增加了可能的故障點,其機械控制較小的調節范圍也難以適應小水電水頭變化大的特點,使得經常不能運行在適宜的轉速區間,對水輪機葉片的機械強度和發電效率都有著很大的影響。

第二種為變速恒頻發電,其常見的形式有變極式發電系統、定子側帶頻器發電系統、交流勵磁雙饋發電發電、無刷雙頻發電系統,由于變速恒頻發電能夠更好地適應小水電流量變化大的需求,成為今后小水電開發的主要方向。

二、無刷雙頻變速恒頻發電原理
無刷雙頻電機是在串級感應電機基礎上發展起來的一種新型電機,其定子上有極對數不同且無電磁直接耦合的兩套繞組,分別為功率繞組和控制繞組。功率繞組直接接電網或負載,另一個控制繞組可以通過變頻器接電網側。無刷雙頻發電系統結構圖如圖1所示。


 

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