同步发电机及其特点

同步发电机是旋转磁场型发电机的另一个例子，此类型的发电机转子通常是一个由具有集电环连接的线圈构成的绕线转子。电刷与集电环互相连接，在转子转动时给线圈提供励磁通路，其原理与同步电动机相同。一般地，应用于风力发电中的同步发电机直接并到电网上。直接连接到电网的原因之一是当它起动时可以从电网得到起动电压，此时是作为同步电动机使用，电网提供的电压会使电动机运行于接近同步转速下。加到同步发电机定子上的电网电压的一部分通过整流二极管整成直流给转子提供产生励磁电流的直流电压，当直流励磁电流通过转子绕组时会建立一个非常强大的磁场。随着风速的上升，叶片将实现对风能的有效捕获，此时发电机转子达到可以实现发电的转速。在这种运行状态下风速大约都在6mile/h以上，叶片会带动发电机转轴加速转动以便进入发电状态。当同步发电机开始作为发电机运行时，定子电压的一小部分仍继续被整流并传送到转子绕组中来产生更强的旋转磁场，使发电机可以继续发电。调整励磁电压会改变励磁电流，从而调整发电机的输出电压，通过控制励磁电压以确保在任何速度下发电机都输出额定电压。

同步发电机的特点之一是把直流电供给它的转子来产生强磁场，同步运行发电没有转差。这意味着如果发电机正确并网发电，它的转轴将一直运行在同步转速，保证发电机发出的电压频率为60Hz。(www.xing528.com)

如果同步发电机不是直接连接到电网上则可以允许转子的速度适度变化，这就导致实际工作频率和额定频率60Hz有所不同。例如风力机为了捕获最大风能，风速大时，需要叶片旋转速度较快，这时发电机不能直接连接到电网，需要经过逆变器来提供最终的恒定60Hz电能。在这种类型的应用中，变频器的容量要足够大，才能把所有的交流电转换成直流电，然后再逆变成60Hz的交流电。这种设计的好处是不管风速大小，风力发电机都可以尽可能多地捕获风能。这种风力发电机组的效率比基于叶片和偏航的转速控制模式高。