异步发电机并网运行时的问题分析与探讨

李海明

摘要：异步发电机是目前我国应用比较多的一类机械设备，与同步发电机相比，异步发电机控制装备更加简单，且并网时没有严格频率和相角要求。本文对异步电机的软并网进行了详细介绍，而后阐述了软并网控制系统的软硬件设计，最后对异步电机并网仿真进行了探讨，以期为异步发电机并网运行设计提供一定的帮助。

关键词：异步发电机；并网运行；软硬件设计；并网仿真

1异步发电机工作原理

电机运行时可逆的，异步电机既可以作电动机运行，又可以作发电机运行。当定子外加电压作电动机运行时，转速n总是低于气隙旋转磁场的转速ns，即nns），此时转子导体切割旋转磁场的方向就与n

2. 异步发电机励磁方式

①自励方式

单机运行的异步发电机称为自励异步发电机。这种自励异步发电机必须在定子绕组的端点上并接适当的电容器，利用电容来供给异步发电机的励磁电流从而使异步发电机建立起电压，并在气隙中产生旋转磁场。

只要异步发电机的转子有剩磁存在，当原动机带动转子旋转后，转子的剩磁磁通φ 就会切割定子绕组，并在定子绕组中感应出剩磁电势。通过定子绕组产生的磁势和剩磁磁通φ方向相同，该电势又使流过电容器的电流增加，周而复始，导致电机中的磁通增大，从而使定子绕组中的电势不断增高，最终使发电机的空载电压达到稳定值。

②他励方式

定子与电网并联，所需无功功率取自电网。异步发电机接入电网极为简单，只要将转子拖到尽可能接近同步转速，并且转向和定子磁场旋转方向一致即可并入电网。也就是先把旋转的异步电机的定子绕组并联在电网上，然后再把转速n 调到异步机的同步转速 以上，便可向电网输出电压、频率与电网完全一致的电力。定子绕组的电势和频率取决于电网的电压和频率，并在异步发电机接入电网时自动的建立起来。必须特别注意，由于发电机从它所联接的电网获得励磁，所以，异步发电机输向电网的电流频率和它自身的转差率无关。

3异步发电机的并网

异步发电机接入电网极为简单，只要将转子拖到尽可能接近同步转速，并且转向和定子磁场旋转方向一致即可并入电网。也就是先把旋转的异步电机的定子绕组并联在电网上，然后再把转速n 调到异步机的同步转速 以上，便可向电网输出电压、频率与电网完全一致的电力。定子绕组的电势和频率取决于电网的电压和频率，并在异步发电机接入电网时自动的建立起来。必须特别注意，由于发电机从它所联接的电网获得励磁，所以，异步发电机输向电网的电流频率和它自身的转差率无关。

并网运行时，需从电网吸收滞后的无功功率以产生旋转磁场。异步发电机并网运行的优点是接入电网时不需要整步，运行中不会发生振荡，而这些却是同步发电机经常遇到的困难。当发生短路时，除瞬时的短路电流外，不会有大的短路稳定电流，因为此时异步发电机将失去励磁。

增加转速，就增加输出给电网的电流、功率。由于需从电网吸收滞后的无功功率以产生旋转磁场，这就恶化了电网的功率因数，使电网无功不足，影响了电压的稳定性。因此，必须给电网并联适当的电容以补偿无功。

如果励磁方式采用自励方式时，此时发电机的频率、电压是不固定的。

如果采用并网他励方式时，频率是取决于电机和电容的谐振频率。而电网的电压、频率是固定的，所以谐振频率与电网频率是一致的（50HZ）。

4异步发电机的优缺点

异步发电机具有很多优点，它的笼型转子结构不仅构造简单而且坚固，维护操作方便，能承受较高的飞逸转速，附加设备少，不需要速度调整装置、直流励磁装置、电压较正装置、同期投入装置、失励保护及励磁接地保护装置、直流指示仪表、直流汇流排及相应的开关设备，因而减少了电站的投资，在发生短路时，短路电流不会持续，将迅速衰减至零。异步发电机比之异步电动机有较高的效率，因为发电机不需要启动转矩，可以设计成低转差率，转子铜耗较小。但异步发电机也有缺点，它向电网输送超前的无功功率，亦即从电网吸取滞后的无功功率，这无疑加重了其它同步发电机在无功功率上的负担它的励磁无功功率也很大，就

一般的大中型异步发电机来说，空载电流。一额定电流，也就是说，异步发电机需要的励磁功率达发电机功率的，而同步电机的励磁功率仅为发电机功率的左右。不言而喻，这是异步发电机的重大缺点。它不能调节功率因數并网时有较大的涌入电流它在单独运行时，必须在定子端接有电容，还需要装有负载调节器，这就增加了它的成本。因此，只有较小容量的异步发电机才作不并网的单独运行。

5小结

通过以上问题的分析与讨论有助于我们更加清晰的了解异步发电机，有助于我们更好的运用异步发电机。

异步发电机能够很好地适用于中小容量的水电站并网运行。水电站往往建在边远的山区，那里人烟稀少，负载低，通常要输送很长的距离才能到达工业中心。随着工业发展，电网的不断扩大，作为较少投资的发电设备，不可忽视异步发电机的应用。同时近几年异步发电机也广范应用于低温余热行业（如地热、石油、水泥、钢铁等）。利用其低温余热蒸汽发电，达到节能减排的社会意义。

参考文献：

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