3.3　发电机变转速/恒频技术

3.3.1　并网运行风力机频率恒定问题

并网运行的风力发电机组要求发电机的输出频率必须与电网频率一致。保持发电机输出频率恒定的方法有两种：a.恒转速/恒频系统，采取失速调节或者混合调节的风力发电机，以恒转速运行时，主要采用异步感应发电机；b.变转速/恒频系统，用电力电子变频器将发电机发出的频率变化的电能转化成频率恒定的电能。

大型并网风力发电机组的典型配置如图3-6所示，箭头为功率流动方向。图3-6中频率变换器包括各种不同类型的电力电子装置，如软并网装置、整流器和逆变器等。

图3-6　大型并网风力发电机组典型配置

3.3.2　变转速/恒频风力机用发电机

（1）异步感应发电机　通过晶闸管控制的软并网装置接入电网。在同步速度附近合闸并网，冲击电流较大，另外需要电容无功补偿装置。这种机型比较普遍，各大风力发电制造商如Vestas、NEG Micon、Nordex都有此类产品。

（2）绕线转子异步发电机　外接可变转子电阻，使发电机的转差率增大至10％，通过一组电力电子器件来调整转子回路的电阻，从而调节发电机的转差率。如Vestas公司的V47机组。

（3）双馈感应发电机　转子通过双向变频器与电网连接，可实现功率的双向流动。根据风速的变化和发电机转速的变化，调整转子电流频率的变化，实现恒频控制。流过转子电路的功率仅为额定功率的10％～25％，只需要较小容量的变频器，并且可实现有功、无功的灵活控制。如DeWind公司的D6机组。

（4）同步发电机　本配置方案的显著特点是取消了增速齿轮箱，采用风力机对同步发电机的直接驱动方式。齿轮传动不仅降低了风电转换效率和产生噪声，也是造成系统机械故障的主要原因，而且为了减少机械磨损还需要润滑清洗等定期维护。如Enercon公司的E266机组。