異步發(fā)電機并網(wǎng)運行時的問題分析與探討

李海明

摘要：異步發(fā)電機是目前我國應用比較多的一類機械設備，與同步發(fā)電機相比，異步發(fā)電機控制裝備更加簡單，且并網(wǎng)時沒有嚴格頻率和相角要求。本文對異步電機的軟并網(wǎng)進行了詳細介紹，而后闡述了軟并網(wǎng)控制系統(tǒng)的軟硬件設計，最后對異步電機并網(wǎng)仿真進行了探討，以期為異步發(fā)電機并網(wǎng)運行設計提供一定的幫助。

關鍵詞：異步發(fā)電機；并網(wǎng)運行；軟硬件設計；并網(wǎng)仿真

1異步發(fā)電機工作原理

電機運行時可逆的，異步電機既可以作電動機運行，又可以作發(fā)電機運行。當定子外加電壓作電動機運行時，轉速n總是低于氣隙旋轉磁場的轉速ns，即nns），此時轉子導體切割旋轉磁場的方向就與n

2. 異步發(fā)電機勵磁方式

①自勵方式

單機運行的異步發(fā)電機稱為自勵異步發(fā)電機。這種自勵異步發(fā)電機必須在定子繞組的端點上并接適當?shù)碾娙萜?，利用電容來供給異步發(fā)電機的勵磁電流從而使異步發(fā)電機建立起電壓，并在氣隙中產生旋轉磁場。

只要異步發(fā)電機的轉子有剩磁存在，當原動機帶動轉子旋轉后，轉子的剩磁磁通φ 就會切割定子繞組，并在定子繞組中感應出剩磁電勢。通過定子繞組產生的磁勢和剩磁磁通φ方向相同，該電勢又使流過電容器的電流增加，周而復始，導致電機中的磁通增大，從而使定子繞組中的電勢不斷增高，最終使發(fā)電機的空載電壓達到穩(wěn)定值。

②他勵方式

定子與電網(wǎng)并聯(lián)，所需無功功率取自電網(wǎng)。異步發(fā)電機接入電網(wǎng)極為簡單，只要將轉子拖到盡可能接近同步轉速，并且轉向和定子磁場旋轉方向一致即可并入電網(wǎng)。也就是先把旋轉的異步電機的定子繞組并聯(lián)在電網(wǎng)上，然后再把轉速n 調到異步機的同步轉速 以上，便可向電網(wǎng)輸出電壓、頻率與電網(wǎng)完全一致的電力。定子繞組的電勢和頻率取決于電網(wǎng)的電壓和頻率，并在異步發(fā)電機接入電網(wǎng)時自動的建立起來。必須特別注意，由于發(fā)電機從它所聯(lián)接的電網(wǎng)獲得勵磁，所以，異步發(fā)電機輸向電網(wǎng)的電流頻率和它自身的轉差率無關。

3異步發(fā)電機的并網(wǎng)

異步發(fā)電機接入電網(wǎng)極為簡單，只要將轉子拖到盡可能接近同步轉速，并且轉向和定子磁場旋轉方向一致即可并入電網(wǎng)。也就是先把旋轉的異步電機的定子繞組并聯(lián)在電網(wǎng)上，然后再把轉速n 調到異步機的同步轉速 以上，便可向電網(wǎng)輸出電壓、頻率與電網(wǎng)完全一致的電力。定子繞組的電勢和頻率取決于電網(wǎng)的電壓和頻率，并在異步發(fā)電機接入電網(wǎng)時自動的建立起來。必須特別注意，由于發(fā)電機從它所聯(lián)接的電網(wǎng)獲得勵磁，所以，異步發(fā)電機輸向電網(wǎng)的電流頻率和它自身的轉差率無關。

并網(wǎng)運行時，需從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率以產生旋轉磁場。異步發(fā)電機并網(wǎng)運行的優(yōu)點是接入電網(wǎng)時不需要整步，運行中不會發(fā)生振蕩，而這些卻是同步發(fā)電機經常遇到的困難。當發(fā)生短路時，除瞬時的短路電流外，不會有大的短路穩(wěn)定電流，因為此時異步發(fā)電機將失去勵磁。

增加轉速，就增加輸出給電網(wǎng)的電流、功率。由于需從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率以產生旋轉磁場，這就惡化了電網(wǎng)的功率因數(shù)，使電網(wǎng)無功不足，影響了電壓的穩(wěn)定性。因此，必須給電網(wǎng)并聯(lián)適當?shù)碾娙菀匝a償無功。

如果勵磁方式采用自勵方式時，此時發(fā)電機的頻率、電壓是不固定的。

如果采用并網(wǎng)他勵方式時，頻率是取決于電機和電容的諧振頻率。而電網(wǎng)的電壓、頻率是固定的，所以諧振頻率與電網(wǎng)頻率是一致的（50HZ）。

4異步發(fā)電機的優(yōu)缺點

異步發(fā)電機具有很多優(yōu)點，它的籠型轉子結構不僅構造簡單而且堅固，維護操作方便，能承受較高的飛逸轉速，附加設備少，不需要速度調整裝置、直流勵磁裝置、電壓較正裝置、同期投入裝置、失勵保護及勵磁接地保護裝置、直流指示儀表、直流匯流排及相應的開關設備，因而減少了電站的投資，在發(fā)生短路時，短路電流不會持續(xù)，將迅速衰減至零。異步發(fā)電機比之異步電動機有較高的效率，因為發(fā)電機不需要啟動轉矩，可以設計成低轉差率，轉子銅耗較小。但異步發(fā)電機也有缺點，它向電網(wǎng)輸送超前的無功功率，亦即從電網(wǎng)吸取滯后的無功功率，這無疑加重了其它同步發(fā)電機在無功功率上的負擔它的勵磁無功功率也很大，就

一般的大中型異步發(fā)電機來說，空載電流。一額定電流，也就是說，異步發(fā)電機需要的勵磁功率達發(fā)電機功率的，而同步電機的勵磁功率僅為發(fā)電機功率的左右。不言而喻，這是異步發(fā)電機的重大缺點。它不能調節(jié)功率因數(shù)并網(wǎng)時有較大的涌入電流它在單獨運行時，必須在定子端接有電容，還需要裝有負載調節(jié)器，這就增加了它的成本。因此，只有較小容量的異步發(fā)電機才作不并網(wǎng)的單獨運行。

5小結

通過以上問題的分析與討論有助于我們更加清晰的了解異步發(fā)電機，有助于我們更好的運用異步發(fā)電機。

異步發(fā)電機能夠很好地適用于中小容量的水電站并網(wǎng)運行。水電站往往建在邊遠的山區(qū)，那里人煙稀少，負載低，通常要輸送很長的距離才能到達工業(yè)中心。隨著工業(yè)發(fā)展，電網(wǎng)的不斷擴大，作為較少投資的發(fā)電設備，不可忽視異步發(fā)電機的應用。同時近幾年異步發(fā)電機也廣范應用于低溫余熱行業(yè)（如地熱、石油、水泥、鋼鐵等）。利用其低溫余熱蒸汽發(fā)電，達到節(jié)能減排的社會意義。

參考文獻：

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