双馈发电机与直驱发电机对比详解,看完就懂两种发电机

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发电机作为风力发电的核心部件，其作用是通过变速运行最大限度地吸收风能，从而产生稳定的电流。常见发电机有两种类型：双馈发电机和直驱发电机。下面将详细介绍这两种发电机以及它们之间的区别。

双馈发电机通过多级齿轮增速箱驱动发电机，其主要结构包括风轮、传动装置、发电机、变流器系统、控制系统等。双馈发电机的特点包括：转子采用交流励磁，可以方便地实现变速恒频；可以灵活地进行有功功率和无功功率的调节；由变流器控制电压匹配、同步和相位控制，实现并网迅速，基本无电流冲击；发电机转速可随时根据风速进行调整，运行于最佳叶尖速比。然而，双馈电机低电压穿越能力较差，且转子引出线处、滑环、碳刷成为电机的故障点。

双馈风力发电机工作原理基于无刷双馈风力发电机，其定子上装有两套绕组，一套接至工频电源，另一套接至控制电源，这两套绕组通过转子绕组间接进行电磁功率的传递。双馈式风力发电机具有以下优点：能控制无功功率，通过独立控制转子励磁电流解耦有功功率和无功功率控制；无需从电网励磁，而从转子电路中励磁；能够产生无功功率，并可以通过电网侧变流器传送给定子。

直驱发电机则直接驱动发电机，主要由风轮、传动装置、发电机、控制系统等组成。直驱发电机按照励磁方式分为电励磁和永磁两种。电励磁直驱风力发电机组采用与水轮发电机相同的工作原理，技术成熟，市场业绩良好。永磁直驱技术用永磁材料替代复杂的电励磁系统，结构简单，重量相对较轻，但存在磁稳定性、防腐蚀、维护困难等问题。

双馈发电机与直驱发电机在多个方面存在区别，包括齿轮箱的使用、变频器容量、发电机运行模式、维护需求等。双馈发电机整体尺寸和重量可以控制，但在大容量下齿轮箱会变得很大；直驱发电机体积庞大，对轴承等转动部件要求极高，易发生失磁现象，防腐问题未解决，现场维护性差，叶片冲击载荷问题明显。

双馈发电机成为主流机型的原因包括：直驱发电机体积大，对轴承要求高，易发生失磁现象，防腐问题未解决，现场维护性差，叶片与发电机直接连接增加故障风险。双馈发电机在低速电机励磁无功增大趋势下，优势可能丧失，而电力电子技术的飞速发展，变频器成本大幅降低，加剧了双馈发电机优势的丧失。双馈电机的滑动电接触可靠性低、维护工作量大的缺点凸显，因此低速的直驱和半直驱风力发电机组不采用双馈电机，随着海上风电机组的高可靠性要求和电力电子器件价格的进一步降低，在高速领域中，双馈电机逐步失去优势，被永磁电机、鼠笼异步电机和电励磁同步电机取代。