风力发电机中,通常风轮经由变速器连接到同步发电机或者异步发电机等发电机械上。变速风力发电机中,还需要使用逆变器等电气电子设备来隔离风力发电机及电网的电压和频率。
依据运行速度,风力发电机可以分为以下两类:
1)定速风力发电机(并网同步发电机),或者允许速度轻微偏移的定速风力发电机(由并网同步发电机的并励特性决定)。
2)变速风力发电机(发电机的频率由逆变器与电网隔离开)。
注意,上面所述的并网同步发电机指连入某一个供电网络的发电机,并不是特指大型电网,所以这里的“并网”不是正式名称。变速风力发电机中使用的发电机,既有异步发电机,也有同步发电机。(www.xing528.com)
在定速风力发电机中,最常见的设计是异步发电机的输出功率直接接入电网。定速风力发电机的前述改进型叫做丹麦型(Dannish Concept),在这种风力发电机中,异步发电机有2组不同的绕组,通常有2对和3对磁极。这样异步发电机就拥有了2个额定转速,转速之间成了2∶3的关系,当风力不足以驱动发电机运行与高转速时,发电机仍可能用低额定转速运行,提高风力机利用率。
根据风力发电机的起动特性(如功率系数图表),风力发电机的最高效率点同时依赖于风速和风轮转速:风速提高时,转速也相应提高,风力机才能保证高效率。变速风力发电机可以在不同风速下运行于不同转速,进而追随最大效率工况,这是该类型风力发电机最主要的优点。并网的变速风力发电机需要使用电力电子设备隔绝发电机和电网端,保证馈入电网的电能相位和电压始终符合电网的要求。
对于不并网的孤立电气系统来说,风力发电机发出的电压和频率也是需要调节的,只不过这种情况下电压频率和无功功率的要求与并网运行模式不同罢了。
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