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并网型风发电机 在风力发电中，当风力发电机与电网 并联运行时，要求风电频率和电网频率保持一致，即风电频率保持恒定。因此风力发电系统分为恒速恒频发电机系统（保持发电机的转速不变来匹配电网频率 CSCF系统）和变速恒频发电机系统（转速随风速而变化，通过其它的控制方式来匹配电网频率 VSCF系统）。 恒频恒速发电机 在风力发电过程中保持发电机的转速不变从而得到和电网频率一致的恒频电能 使用同步发电机和鼠笼式感应发电机 恒速发电机主要分定桨矩失速型和变桨距风力机 恒频恒速发电机（定桨矩失速控制） 特点：桨叶与轮毂固定连接，当风速变化时，桨叶的迎风角度固定不变。 控制原理：利用桨叶翼型本身的失速特性，在高于额定风速下，气流的功角增大到失速条件，使桨叶的表面产生紊流，效率降低，达到限制功率的目的。 缺点：为产生失速效应，导致叶片重，结构复杂，机组的整体效率较低，当风速大到一定值时必须停机！ 这种技术就是所谓的典型丹麦风电技术的核心，国际上600KW以下的机组主要著名厂商代表有MFG-MICON、BONUS、NORDEX。 恒频恒速发电机（变桨距调节方式） 控制原理：通过调节叶片的桨距，改变气流对叶片攻角，从而改变风力发电机组获得的空气动力转矩 优点：通过调节使桨叶保持良好的攻角。无论在低风速，还是在风速超速时都能正常地运行。 主要代表厂商：Vestas 恒频恒速发电机 主要缺点： 风力机转速不能随风速而变，从而降低了对风能的利用率。 当风速突变时，巨大的风能变化将通过风力机传递给主轴、齿轮箱和发电机等部件，在这些部件上产生很大的机械应力。 并网时可能产生较大的电流冲击 变速恒频发电机 特点：风轮的转速可以随风速的变化而变化，使其保持在一个恒定的最佳叶尖速比，是风力机的风能利用系数在额定风速以下的整个风力范围内都处于最大值，从而可比恒速运行获取更多的能量。 变速恒频的控制方案：鼠笼式异步发电机、交流励磁双馈发电机、无刷双馈发电机和永磁发电机。 变速恒频发电机（鼠笼式） 控制原理： 风速的不断变化，引起发电机 发出的电的频率是变化的，通过定子绕组与电网之间的变频器把变频的电能转化为与电网频率相同的恒频电能。 缺点： 由于变频器的容量要与发电机的相同，使得整个系统的成本、体积和重量显著增加，尤其对于大容量的风力发电系统。 变速恒频发电机（双馈式） 控制原理: 系统采用转子交流励磁双馈发电机，可以通过控制转差功率来实现变速恒频控制，从而能有效地减少变频器的容量。 有功、无功功率的灵活控制，对电网而言可起到无功补偿的作用。 缺点： 仍然采用电刷和滑环，恶劣环境较易出现故障。 变速恒频发电机（直驱型） 采用永磁发电机的风力机与发电机的直接耦合，省去了齿轮箱。 由于采用直接驱动式结构，可以大大减少系统运行噪声，提高可靠性。 新技术应用趋势 功率调节方式：变速恒频技术和变浆距调节技术将得到更多的应用。 发电机类型：控制灵活的无刷双馈型感应发电机和设计简单的永磁发电机将成为风力发电的新宠。 励磁电源：在电力电机技术支持下，新型变换器不断出现，变换器性能得到不断的改善。 新技术应用趋势 控制技术：计算机分布式控制技术和新的控制理论将进一步得到应用。 驱动方式：免齿轮箱的直接驱动技术将更加吸引人们的注意。 在技术上，经过不断发展，世界风力发电机组逐渐形成了水平轴、三叶片、上风向、管式塔的统一形式。并且随着相关技术的不断发展，世界风力发电技术将得到飞速的发展。 * * 变桨电机 轮毂