风力发电机组稳定工作点分析

当外部条件（如负载、风速和空气密度等）和自身的参数确定，风力发电机组经过动态调整后，将工作在某一平衡工作点，即稳态工作点。这个工作点取决于风力机、发电机的功率（或转矩）转速特性。

图1-5表示的是风力机在不同风速下的功率转速特性，以及发电机经由齿轮箱速比转换后的功率转速特性曲线。由图可见，当风速一定时，对应于某一特定转速风力机输出功率最大。在不同风速下，风力机输出功率最大点的连线叫做最佳风能利用系数曲线。图中的垂直线是同步发电机随风速增加功率增大的情形。发电机自身的转速虽然很高，但处于齿轮箱低速端的风力机，其转速却是比较低的。异步发电机以略高于电网频率所对应的转速运行，因而它的特性曲线与同步机的特性曲线略有差异。直流发电机的功率随着转速的增加而增加，并且其特性曲线形状非常接近风力机的最佳功率系数曲线。但是，直流发电机由于自身固有的维修保养费用高昂，功率质量比小，无法使用高压绕组等缺点，除特殊场合外，已经不再作为发电机使用。

图1-5 风力发电机组的稳态工作点(www.xing528.com)

风力机和发电机的功率转速特性曲线的交点就是风力发电机组的稳态工作点。控制系统的任务就是在保证机组安全可靠运行的前提下，使风力发电机组的稳态工作点尽可能靠近风力机的最佳风能利用系数曲线，获得尽可能多的发电量，达到良好的经济效益。同时，在风速超过额定值时，使输出功率保持稳定。