直接并网异步发电机简介

定桨定速型风力发电机通常使用笼型异步发电机直接并网发电。这种发电机的励磁无功功率由电网提供，运行转差率不超过1%（发电机转子转速几乎就是同步转速）。定速风力机的名称实际来源于笼型异步发电机的限制。定速定桨型风力发电机的转速调节依靠被动失速控制，当风速和转速过高时，叶片气流攻角会进入失速区进而降低能量捕获能力。叶片的气动设计也与电机和传动系统相配合，确保稳定叶尖转速比对应的正好是发电机的额定转速。

单一额定风速的定桨风力机，只能在风速达到额定风速以上时才能工作，限制了风力机的运行时间，降低了投资回报率。因此为笼型异步发电机提供另外较低额定转速的理念被提了出来。比较常见的具体方案是为发电机的绕组增加另一种磁极对数，当风速较低时，增加磁极对数，也能发出与电网频率相同的电能。这种改进方案叫做丹麦型，低速时使用3对磁极，高速时使用2对磁极。当然，也可以装备两个额定转速不同的异步发电机。

风力发电机的年发电量依靠风力机的功率—风速曲线和当地的风能资源分布来估算。不同风速的出现概率分布符合瑞利分布，假设空气密度是常数，气流动能与风速成三次方关系。图5-5为根据^[IEC61400]规定的环境进行实测的风力机功率—风速曲线。

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图5-5 小型风力机的功率曲线

图5-6所示是使用直接并网异步发电机的定速风力发电机简化电路。它的数据采集系统检测风力发电机的运行情况、气象数据等，并且将这些数据送入中心控制器，中心控制器依据运行数据和环境数据决定合适的控制策略。图5-6中还给出了相控晶闸管逆变器，作为防止冲击电流的软开关。

图5-7所示是风力发电机运行时需要监控的状态数据和气象信息，及其对应的传感器。这些传感器采集的数据会传送给中心控制器作为运行管理的依据。