3.3　發電機變轉速/恒頻技術

3.3.1　并網運行風力機頻率恒定問題

并網運行的風力發電機組要求發電機的輸出頻率必須與電網頻率一致。保持發電機輸出頻率恒定的方法有兩種：a.恒轉速/恒頻系統，采取失速調節或者混合調節的風力發電機，以恒轉速運行時，主要采用異步感應發電機；b.變轉速/恒頻系統，用電力電子變頻器將發電機發出的頻率變化的電能轉化成頻率恒定的電能。

大型并網風力發電機組的典型配置如圖3-6所示，箭頭為功率流動方向。圖3-6中頻率變換器包括各種不同類型的電力電子裝置，如軟并網裝置、整流器和逆變器等。

圖3-6　大型并網風力發電機組典型配置

3.3.2　變轉速/恒頻風力機用發電機

（1）異步感應發電機　通過晶閘管控制的軟并網裝置接入電網。在同步速度附近合閘并網，沖擊電流較大，另外需要電容無功補償裝置。這種機型比較普遍，各大風力發電制造商如Vestas、NEG Micon、Nordex都有此類產品。

（2）繞線轉子異步發電機　外接可變轉子電阻，使發電機的轉差率增大至10％，通過一組電力電子器件來調整轉子回路的電阻，從而調節發電機的轉差率。如Vestas公司的V47機組。

（3）雙饋感應發電機　轉子通過雙向變頻器與電網連接，可實現功率的雙向流動。根據風速的變化和發電機轉速的變化，調整轉子電流頻率的變化，實現恒頻控制。流過轉子電路的功率僅為額定功率的10％～25％，只需要較小容量的變頻器，并且可實現有功、無功的靈活控制。如DeWind公司的D6機組。

（4）同步發電機　本配置方案的顯著特點是取消了增速齒輪箱，采用風力機對同步發電機的直接驅動方式。齒輪傳動不僅降低了風電轉換效率和產生噪聲，也是造成系統機械故障的主要原因，而且為了減少機械磨損還需要潤滑清洗等定期維護。如Enercon公司的E266機組。