双馈风力发电系统仿真技术研究.docx

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双馈风力发电系统仿真技术研究

论文

双馈风力发电系统仿真技术研究

摘要

随着一些地区风电供应比例的急剧增加,大规模风电场对地区电网稳定性造成的影响愈发显著。

风力发电机的低电压穿越技术越来越受关注。

文中首先介绍了低电压穿越技术的概念、国外的相应标准,继而分析比较了有关此技术的双馈感应发电机建模问题、各种常见的实现低电压穿越的技术手段及改进控制策略。

最后描述了具备此技术的风电场对电力系统的影响。

根据电机学中异步电机的相关知识推导了双馈感应发电机在三相静止坐标系下的数学模型以及运动方程；在对双PWM电压型变流器原理分析基础上，推导了网侧PWM变流器在三相静止坐标系下数学模型；为了便于控制系统设计，应用坐标变换技术将所建数学模型转换到两相旋转坐标系下；基于坐标变换技术和电机矢量控制理论，进行了电网电压定向的网侧变流器矢量控制设计和定子磁链定向的转子侧变流器矢量控制设计的研究；进行了亚同步速和超同步速时电机变速恒频发电和有功无功独立调节的仿真研究，仿真结果表明所设计的系统在实现了变速恒频发电的同时，实现了P、Q的完全解耦控制，验证了双馈感应风力发电系统理论分析和控制策略设计的正确性与可行性。

关键字：

风力发电；变速恒频；双馈发电机；矢量控制

第1章绪论

1.1课题背景及意义

1.1.1可再生能源开发的必要性

能源是国民经济发展和人民生活所必须的重要物质基础,对社会、经济发展和物质文化生活水平极为重要。

过去建立在煤炭、石油、天然气等不可再生能源基础上的能源体系推动了人类社会发展的同时,也给人类社会带来了严重的后果,譬如资源日益枯竭,环境不断恶化,由能源争夺引起的国与国之间、地区之间的政治经济纠纷,甚至冲突和战争。

因此,人类必须寻求一种清洁、安全、可靠的可持续能源系统。

这样,可再生的、储量丰富的、无污染和无公害的各种可再生的新能源就逐渐成为正在趋于枯竭的、非再生的、有污染和有公害的不可再生能源的替代品。

不论是从经济社会走可持续发展之路和保护人类赖以生存的地球生态环境的高度来审视,还是从为世界多亿无电、缺能人口和特殊用途解决现实的能源供应问题出发,发展新能源与可再生能源将有重大战略意义。

（1）新能源与可再生能源是人类社会未来能源的基石,是目前大量燃用的化石能源的替代能源。

在当今的世界能源结构中,人类所利用的能源主要是不可再生的石油、天然气和煤炭等化石能源。

在1997年的世界一次能源消费构成中,石油占39.9%,天然气占23.2%,煤占27%,三者合计高达90.1%,随着经济的发展、人口的增加以及社会生活水平的提高,预计未来世界能源消费量将以每年的速度增长。

根据目前国际上通行的能源预测方法,石油资源将在40年内枯竭,天燃气资源将在60年内用光,煤炭资源也只能使用220年。

所以人类必须未雨绸缪,及早寻求新的替代能源,而新能源和可再生能源资源丰富、分布广泛、可以再生且不污染环境,是国际社会公认的理想替代能源。

（2）新能源和可再生能源清洁干净、污染物排放很少,是与人类赖以生存的地球的生态环境相协调的清洁能源。

化石能源的大量开发利用是造成大气和其他类型环境污染与生态破坏的主要原因之一。

如何在开发和使用能源的同时,保护好人类赖以生存的地球的生态与环境,己经成为一个全球性的重大问题。

目前,世界各国都在纷纷采取提高能源效率和改善能源结构的措施,以解决这一与能源消费相关的重大环境问题。

这就是所谓的能源效率革命和清洁能源革命,也就是我们所说的节约能源和发展新能源和可再生能源。

（3）新能源与可再生能源是不发达国家20多亿无电、缺能人口和特殊用途解决供电、用能问题的现实能源。

1.1.2风能的开发利用

风能作为太阳能的一种转化形式,是一种不产生任何污染物排放的可再生的自然资源。

风能的开发利用己有数千年历史。

在蒸气机发明以前,风能就曾作为重要的动力,用于船舶航行、提水饮用和灌溉、排水造田、磨面和锯木等。

在几千年前,埃及的风帆船就在尼罗河上航行。

中国是最早使用帆船和风车的国家之一,至少在三千年前的商代就出现了帆船。

受化石能源资源日趋枯竭、能源供应安全和保护环境等的驱动,自20世纪70年代中期以来,世界主要发达国家和一些发展中国家都重视风能的开发利用。

特别是自20世纪90年代初以来,现代风能最主要的利用形式--风力发电的发展十分迅速,世界风电机装机容量的年平均增长率超过了30%,从1993年的216万kW上升到2003年的4030万kW。

欧洲风能协会预计,欧洲年风力发电装机容量将超过1亿kW,占欧洲总发电量的20%。

随着风力资源开发的进展,世界风电机的装机容量到2020年预计会达到12.45亿kW,发电量占世界电力消费量的12%。

因此,风能将是世纪最有发展前景的绿色能源,是人类社会经济可持续发展的主要新动力源。

把风能转变为电能是风能利用中最基本的一种方式。

风电是最具竞争力、最有发展前景的一项可再生能源技术,21世纪将会在能源供应中发挥越来越重要的作用,研究风力发电技术将会对我国大型风力发电机组国产化及推动我国风力发电事业的不断发展有着重要意义[1]。

1.2国内外风力发电技术的发展趋势

近年来，全球风电技术发展迅猛，风电机组的可靠性大大提高，发电成本显著降低，逐步接近常规能源发电的水平。

风电机组的单机容量逐步加大，从早期的失速调节向变速变桨恒频发展；传动技术从有齿轮箱的结构发展到直接驱动。

1.2.1风力发电机组容量的发展趋势

世界上风力发电的技术开发，近十年来取得了惊人的进步，其中最显著的是风力发电机的大型化。

目前，中、大型风力发电机组已在世界上40多个国家陆地和近海并网运行，风电增长率高于其它电源增长率的趋势仍在继续。

商业化机组的单机容量从55kW增加到2500kW，风电成本从20美分/kWh持续下降到3美分/kWh，运行可靠性的发电成本接近常规火电。

目前，MW级风电机组已成为风电市场中的主流机型。

2005年世界风电市场统计报告表明，1997年以前MW级风电机组的市场份额还不及10%，2001年则超过一半，2003年已达到70.5%，2005年高达76%。

近年来，近海风能资源的开发进一步加快了大容量风电机组的发展，世界上已运行的最大风电机组单机容量已达到5MW，6MW风电机组也已研制成功。

20世纪80年代生产的旧式机组单机容量仅为20～60kW，而今天在风电市场上销售的商业化机组容量一般为600～2500kW。

目前单机容量最大的风电机组是由德国Repower公司生产的，容量为5MW。

预计2010年将开发出10MW的风电机组。

对容量在2MW以上的机组欧洲主要考虑在海上安装。

1.2.2并网风力发电机组的种类

并网运行的风力发电技术是20世纪80年代兴起的一项新能源技术，一开始就受到世界各国的高度重视，因而迅速实现了商品化、产业化，特别是随着计算机与控制技术的飞速发展，风力发电控制方式从基本单一的定桨距失速控制向全桨叶变距和变速控制发展。

风力发电机组主要有风力机和发电机组成。

当前并网型风力发电机组有以下几种功率凋节控制技术：

（1）定桨距失速调节型风力发电机组

定桨距是指桨叶与轮毂的连接是固定的，桨距角固定不变，即当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之变化。

失速型是指桨叶翼型本身所具有的失速特性，当风速高于额定风速时，气流的攻角增大到失速条件，使桨叶的表面产生涡流，效率降低，来限制发电机的功率输出。

为了提高风电机组在低风速时的效率，通常采用双速感应发电机。

失速调节型的优点是失速调节简单可靠，当风速变化引起的输出功率的变化只通过桨叶的被动失速调节而控制系统不作任何控制，使控制系统大为减化。

其缺点是叶片重量大（与变桨距风机叶片比较），桨叶、轮毂、塔架等部件受力较大，机组的整体效率较低。

（2）变桨距调节型风力发电机组

变桨距是指安装在轮毂上的叶片通过控制改变其桨距角的大小。

其调节方法为：

当风电机组达到运行条件时，控制系统命令调节桨距角调到45度，当转速达到一定时，再调节到零度，直到风力机达到额定转速并网发电；在运行过程中，当输出功率小于额定功率时，桨距角保持在零度位置不变，不作任何调节；当发电机输出功率达到额定功率以后，调节系统根据输出功率的变化调整桨距角的大小，使发电机的输出功率保持在额定功率。

变桨距调节的优点是桨叶受力较小，桨叶做的较为轻巧。

桨距角可以随风速的大小而进行自动调节，因而能够尽可能多的吸收风能转化为电能，同时在高风速段保持功率平稳输出。

缺点是结构比较复杂，故障率相对较高。

（3）主动失速调节型变速变桨风力发电机组

将定桨距失速调节型与变桨距调节型两种风力发电机组相结合，充分吸取了被动失速和桨距调节的优点，桨叶采用失速特性，调节系统采用变桨距调节。

在低风速肘，将桨叶节距调节到可获取最大功率位置，桨距角调整优化机组功率的输出；当风力机发出的功率超过额定功率后，桨叶节距主动向失速方向调节，将功率调整在额定值以下，限制机组最大功率输出。

机组运行在额定风速以下时，主要调节发电机反力转矩使转速跟随风速变化，保持最佳叶尖速比以获得最大风能；在额定风速以上时，采用变速与桨叶节距双重调节，通过变桨距系统调节限制风力机获取能量，保证发电机功率输出的稳定性，获取良好的动态特性；而变速调节主要用来响应快速变化的风速，减轻桨距调节的频繁动作，提高传动系统的柔性。

变速变桨风电机组技术分为双馈式和直驱式两大类。

双馈式技术的主要特点是风轮可变速变桨运行，传动系统采用齿轮箱增速和双馈感应发电机并网。

其优点是大范围内调节运行转速，来适应因风速变化而引起的风力机功率的变化，可以最大限度的吸收风能，因而效率较高。

因此，风力发电机组中的发电机要采用交流励磁变速恒频发电机。

直驱式技术采用了风轮与发电机直接耦合的传动方式，发电机多采用多极同步电机，通过全功率变频装置并网。

直驱技术使风电机组的可靠性和效率都进一步得到了提高。

1.2.3风力发电机的发展

目前风力发电所采用的发电机主要有两种：

同步发电机和感应发电机。

感应发电机作为并网型发电设备的方案可分为两类：

恒速恒频发电系统和变速恒频发电系统[4]。

（1）恒速恒频发电系统

恒速运行的风力机转速不变，而风速经常变化，因此叶尖比k不可能经常保持在最佳值（即使采用变浆距叶片），Cp值往往与最大值相差很大，使风力机常常运行于低效状态。

多采用笼型感应电机作为并网运行的发电机。

（2）变速恒频发电系统

虽然目前风力发电系统采用最多的感应发电机都属于恒速恒频发电系统，但变速恒频发电系统可以使风力机在很大风速范围内按最佳效率运行的重要优点越来越引起人们的重视。

从风力机的运行原理可知，这就要求风力机的转速正比于风速保护并保持一个恒定的最佳叶尖比k，从而使风力机的风能利用系数Cp保持最大值不变，风力发电机组输出最大的功率。

例如目前已投入应用的一项变速技术是通过调节发电机转子电流的大小和相位来追求Cp最优和输出。

变速恒频发电系统有多种，如交-直-交系统、变流励磁发电系统、无刷双馈电机系统、开关磁阻电机系统、磁场调制发电系统、同步感应变速恒频发电系统等。

这些变速恒频发电系统有的是通过改造发电机本身结构而实现变速恒频的，有的则是发电机与电力电子装置、微机系统相结合而实现变速恒频的，它们各有特点，适用场合也不一样。

近来国内外比较关注的变速恒频发电方案是交流励磁变速恒频风力发电系统，它通常使用绕线式感应电机作为发电机，由于绕线式感应发电机有滑环、电刷存在，这种摩擦接触式结构不适合运行环境比较恶劣的风力发电装置。

无刷双馈电机由两台绕线式感应电机组成，两转子的同轴连接省去了滑环和电刷。

无刷双馈发电机可在转子转速变化的条件下，通过控制励磁机的励磁电流频率来确保发电机输出电频率保持50Hz不变。

因此，无刷双馈发电机可实现变速恒频发电。

无刷双馈发电机结构简单，坚固可靠，比较适合风力发电等运行环境比较恶劣的发电系统使用。

若无刷双馈发电机运行在中速区和高速区时，励磁机经变流器向电网输出能量。

要利用这部分能量，变流器的整流侧则应该是可控的[5]。

1.3变速恒频发电的优点

变速恒频发电是20世纪70年代中期逐渐发展起来的一种新型风力发电系统。

它将电力电子技术、矢量变换控制技术和微机信息处理技术引入发电机控制之中，改变了以往恒速才能恒频的传统发电概念，在变水头的水力发电、能量随机变化的风力发电，以及舰船、飞机、车辆等变速主轴驱动的特殊发电场合中获得了越来越广泛的应用，并表现出了卓越的运行性能，成为电力技术研究中的热点。

在发电过程中让风力机转速随风速而变化，而通过其它控制方式来得到恒频电能的方法称为变速恒频。

变速恒频的特点是风力机和发电机的转速可在很大的范围内变化而不影响输出电能的频率。

由于风力机转速可变，可以通过适当的控制，使风力机叶尖速比处于或接近最佳值，从而最大限度地利用风能。

同时在很宽的风速范围内保持近乎恒定的最佳叶尖速比，从而提高了风力机的运行效率，从风中获取的能量可以比恒速风力机高得多。

此外，这种风力机在结构上和实用中还有很多的优越性。

当风力发电机采取变速运行时，由风速跃升所产生的巨大风能，部分被加速旋转的风轮所吸收，以动能的形式储存于高速运转的风轮中，从而避免主轴及传动机构承受过大的扭矩及应力；当风速下降时，在电力电子装置的调控下，将高速风轮所释放的能量转变为电能，送入电网。

在这里，风轮的加速、减速对风能的阶跃性变化起到了缓冲作用，使风力机内部能量传输部件承受的应力变化比较平稳，防止破坏性机械应力的产生，从而使风电机组的运行更加平稳和安全。

变速运行还有一个好处是，可以降低风力机在低风速运行时的噪音，并可使风轮设计突破原有的框框。

采用变速恒频发电技术，可使发电机组与电网系统之间实现良好的柔性连接，比传统的恒速恒频发电系统更易实现并网操作及运行[6]。

采用这种交流励磁变速恒频双馈发电机系统有如下优点：

（1）允许原动机在一定范围内变速运行，简化了调整装置，减少了调速时的机械应力。

同时使机组控制更加灵活、方便，提高了机组运行效率。

（2）调节励磁电流幅值，可调节发出的无功功率；调节励磁电流相位，可调节发出的有功功率。

应用矢量控制可实现有、无功功率的独立调节。

（3）需要变频控制的功率仅是电机额定容量的一部分，使变频装置体积减小，成本降低，投资减少。

（4）可以实现柔性并网。

正因为这些优点，使得交流励磁双馈发电机成为变速恒频风力发电领域应用的主流发电机。

1.4本课题主要研究内容

交流励磁双馈风力发电系统是目前具有广泛应用前景的变速恒频风力发电技术。

由于励磁变流器只传递转差功率，降低了变流器的容量，从而降低了变流器成本，尤其适合兆瓦级风力发电应用。

通过调节转子励磁电流的幅值、相位和频率，能够实现发电机同步转速上下较大范围内的变速恒频运行。

在风速变化的情况下，实时调节风力机转速，使其始终运行在最佳转速上，实现了最大风能追踪控制：

通过矢量变换控制，可以独立调节发电机输出的有功和无功功率，不仅能够补偿电网的无功需求，还能提高电力系统的动静态性能。

本课题研究方案采用交流励磁的绕线式双馈感应发电机（DFIG），首先学习了解交流励磁变速恒频双馈风力发电机组的相关工作原理，建立双馈发电机的数学模型，然后在MATLAB中用SIMULINK搭建其仿真模型；基于坐标变换技术和电机矢量控制理论，进行了电网电压定向的网侧变流器矢量控制设计和定子磁链定向的转子侧变流器矢量控制设计的研究；结MATLAB中其他已有成熟模块建立双馈风力发电系统仿真模型，仿真了在风速发生变化时，通过变流器调节转子励磁电流的幅值、相位和频率，使系统输出电能保持恒定频率，通过矢量变换控制，可以独立调节发电机输出的有功和无功功率。

第2章双馈风力发电系统的结构特点和基本原理

2.1双馈风力发电系统结构特点

图2-1双馈风力发电系统结构

双馈风力发电系统结构图如图2-1所示。

系统包括风力机，齿轮箱，双馈感应发电机，变流器，控制器等，其主要作用是从风中捕获能量并将其转换成电能。

当风作用在叶片上带动叶片的旋转从而产生相应的转矩，该转矩驱动轮轴转动，由于风能密度低，叶片旋转速度会比较慢，一般为10-30转／分钟，为了使其旋转速度达到双馈感应发电机的转速要求，在风力机和双馈感应发电机之间装有一个变速箱来进行变速，变速箱的变比由风力机和双馈发电机的转速要求确定，变速箱的低速轴通过低速联轴器和风力机相连，而其高速轴通过高速联轴器和双馈感应发电机的转子相连，带动发电机的转子旋转．从而将叶片吸收的风能转换成机械能。

双馈感应发电机吸收机械能后．在变流器的控制作用下，负责将机械能转换成符合电网规则的电能传送至电网。

2.2风力机最大风能捕获原理

风力机是风力发电系统中能量转换的首要部件，用以截获流动空气的动能，并将风力机叶片迎风扫掠面积内的一部分动能转换为机械能。

它不仅决定整个风力发电系统的有效输出功率，而且直接影响机组的安全、稳定、可靠运行，是风力发电系统中关键部件之一。

根据贝兹理论，风力机捕获的风能功率为：

（2-1）

式中：

ρ——空气密度；

v——风速；

A——风力机扫掠面积；

Cp——风力机的功率系数；它是叶尖速比λ和浆叶节距角β的函数，其中

，ωm为风力机机械角速度,R为风轮半径。

由式（2-1）可见，在风速给定的情况下，风轮获得的功率将取决于风能利用系数Cp。

如果在任何风速下，风力机都能在Cpmax点运行，便可增加其输出功率。

根据图2-1b），在任何风速下，只要使得风轮的叶尖速比λ=λopt，就可维持风力机在Cpmax下运行。

因此，风速变化时，只要调节风轮转速，使其叶尖速比保持λopt不变，就可获得最佳的风能利用系数。

由式（2-1）可知风力发电机组的输出功率是风速的立方函数，即风速越大，机组输出的电功率越大。

然而，实际系统中存在两个限制：

一是电气回路中各电气装置及元件的最大功率限制，二是风力机组的各转动部件尤其是风轮，存在一个转速上限。

风力机的特性通常由一簇风能利用系数Cp的无因次性能曲线来表示，如图2-2a）所示。

风能利用系数Cp是风机叶尖速比λ的函数，同时也是桨叶节距角β的函数，理论上最大为0.593，也称为Betz极限。

从图中可以看出，当桨叶节距角逐渐增大时，该曲线将显著减小。

若保持节距角不变，图2-2a）的一簇曲线就变成了图2-2b）的一条曲线[7]。

a）b）

c）

图2-2风力机特性曲线

图2-2c）是一组在不同风速（v1>v2>v3）下风力机的输出功率特性，Popt曲线是各风速下最大输出功率点的连线,即最佳功率曲线。

风力机运行在Popt曲线上将会输出最大功率Pmax，其值为：

（2-2）

式中：

可以看出,在同一个风速下，不同转速会使风力机输出不同的功率，要想追踪Popt曲线，必须在风速变化时及时调整转速ωm，保持最佳叶尖速比。

当达到起始风速后，风轮转速由零增大到发电机可以切入的转速后，风力发电机组开始发电运行，通过对发电机的转速的控制，Cp不断上升，直至Cp=Cpmax，进入Cp恒定区，这时机组在最佳状态下运行这段区域主要是发电机组机械转矩（即有功功率给定值）使转速随着风速而变化，使λ=λopt，实现最大风能捕获[8]。

对于每个风速，都有一个相对应的最佳风机转速，可得：

（2-3）

式中：

ｎ——电机转速；

Ｎ——齿轮箱传速比。

2.3双馈感应发电机的运行原理

双馈发电机结构类似于绕线式感应电机，其定子和转子上均放置对称三相绕组，其定子与普通交流电机定子相似，只是转子绕组上加有滑环和电刷，这样转子侧既可以输入电能也可以输出电能。

因采用交流励磁，转子的转速与励磁电流的频率有关，从而使得双馈发电机的内部电磁关系既不同于感应电机又不同于同步电机。

双馈发电机在正常工作时，其定子绕组接工频电网，转子绕组经一个频率、幅值、相位可调的三相变频电源供电，如图2-3。

图2-3中f1、．f2分别为双馈发电机定、转子电压和电流的频率，n1为定子磁场的旋转转速，即同步转速，n2为转子磁场相对于转子的旋转转速，nr为双馈发电机转子的转速。

双馈发电机在稳态运行时，定子旋转磁场和转子旋转磁场在空间上保持相对静止。

当定子旋转磁场在空间上以ω1的速度旋转时，则转子旋转磁场相对于转子的旋转速度ω2应为：

（2-4）

其中，ωr为转子机械旋转角速度，s为双馈发电机的转差率。

f1

n1f2

n2

图2-3双馈发电机结构简图

按照通常转差率的定义有：

（2-5）

转子转差角速度与s成正比。

若双馈发电机的转子转速低于同步转速，那么转子旋转磁场和旋转方向相同，如果转子的转速高于同步转速，那么二者的旋转方向相反。

根据ω=2πf推出励磁电流频率和定子电流频率之间存在如下关系：

（2-6）

当双馈发电机的转速发生变化时，只要改变通入电机转子里面励磁电流的频率f2就可以保持电机定子侧频率f1不变，即保持电机输出电压的频率恒定；通过改变通入电机转子里面励磁电流的幅值、相位就可以改变定子侧电压幅值[9-10]。

2.4双馈感应发电机功率流动特点

电机是一种机电能量转换装置,各种电机中都存在一个机电耦合场--气隙磁场。

对双馈发电机来说,从转子输入的机械能,克服气隙磁场中导体所受的电磁力而做功,使导体不断地感应电势,从而源源不断地发出电能,实现机械能到电能的转换。

根据功率守恒，经气隙传递的电磁功率从定子方表示为：

（2-7）

同时，也可以从转子方的功率来表示:

（2-8）

按照一般感应电机的分析方法，对R2和U2进行分解，可将上式改写为：

（2-9）

式中：

——励磁系统输入转子的电功率；

——轴上机械功率。

当0

对于传统感应发电机，电磁功率、总机械功率、转子铜耗有如下关系：

（2-10）

显然式（2-10）对双馈电机并不适合，但如果认为广义铜耗为：

（2-11）

则由式（2-11）可得：

（2-12）

所以：

（2-13）

由此可得双馈发电机励磁系统输入电机的功率：

（2-14）

双馈电机由于转子侧可以输入（出）入交流电，因此它具有了与一般感应发电机和同步发电机不同的特点。

一般感应电机在转子转速低于同步转速时处于电动状态，当转子速高于同步转速时处于发电状态。

而交流励磁双馈电机除具有上述两种工作状态以外，还具有另外两种状态:

即超同步电动工况和亚同步发电工况。

在不同的工况运行时，具有不同的功率传递关系。

忽略电机定转子铜损耗、铁损耗及各种机械摩擦损耗等，只研究电磁功率Pem、机械功率Pmec=（1-s）Pem和转差功率Ps=sPem流向确定其运行状态。

（1）转子运行于亚同步速的电动状态

电磁功率Pem>0，此功率的流动方向是从定子电源到电机；机械功率Pmec>0，电机输出给机械负载；转差功率Ps<0这部分功率回馈给转子外接电源，这种情况属于电动运行状态，电磁转矩为拖动性转矩。

（2）转子运行于亚同步速的定子回馈制动状态

电磁功率Pem<0，功率由电机回馈到定子电源；机械功率Pmec=（1-s）Pem<0，原动机输入给电机；转差功率Ps≥0，转子外接电源输入给电机，这种情况下电磁转矩为制动性转矩。

（3）转子运行于超同步速的电动状态

电磁功率Pem>0，功率由定子电源输给电机；机械功率Pmec=（1-s）Pem>0，电机输出给机械负载；转差功率Ps≤0，转子外接电源输入电功率，这种情况属于电磁转矩为拖动性转矩。

（4）转子运行于超同步速的定子回馈制动状态

电磁功率Pem<0，功率由电机回馈给定子电源；机械功率Pmec=（1-s）Pem<0，由原动机输入给电机；转差功率Ps>0，回馈给转子外接电源的功率，这种情况下电磁转矩为制动性转矩[11-15]。

由以上分析可见，双馈发电机