变速恒频磁场调制发电机系统

    这种变速恒频发电系统由一台专门设计的高频交流发电机和一套电力电子变换电路组成，图7-6示出磁场调制发电机单相输出系统的原理方框图及各部分的输出电压波形。发电机本身具有较高的旋转频率fr，与普通同步电机不同的是，它不用直流励磁，而是用频率为fm的低频交流励磁(fm即为所要求的输出频率，一般为50Hz），当频率fm远低于频率fr时，发电机三个相绕组的输出电压波形将是由频率为（fr+fm）和（fr-fm）的两个分量组成的调幅波，如图7-6 (b)所示，这个调幅波的包络线的频率是fm，包络线所包含的高频波的频率是fr。将三个相绕组接到一组并联桥式整流器，得到如图7-6 (c)所示的基本频率为fm的全波整流正弦脉动波。再通过晶闸管开关电路使这个正弦脉动波的一半反向，得到图7-6 (d)。最后经滤波器滤去纹波，即可得到与发电机转速无关、频率为fm的恒频正弦波输出，如图7-6(e)所示。输出电压的频率和相位取决于励磁电流的频率和相位，正是这一特点使得磁场调制发电机非常适合于并网型风力发电系统。
   图7-6    磁场调制发电机单相输出系统    与交-直-交系统相比，磁场调制发电机系统的特点如下。    ①由于经桥式整流器后得到的是正弦脉动波，输入晶闸管开关电路后基本上是在波形过零点时作开关换向，因而换向简单容易，换向损耗小，系统效率较高。    ②晶闸管开关电路输出波形中谐波分量很小，且谐波频率很高，很易滤去，可以得到相当好的正弦输出波形。    ③磁场调制发电机系统的输出频率在原理上与励磁电流频率相同，因而这种变速恒频风力发电机组与电网或柴油发电机组并联运行简单可靠。这种发电机系统的主要缺点与交-直-交系统类似，也是电力电子变换装置处在主电路中实现全功率变换，因而容量较大。比较适合用于容量从数十千瓦到数百千瓦的中小型风电系统。    ④发电机要经特殊设计，不能利用通常形式的发电机。