风电机组的转矩转速特性分析

从理论上讲，输出功率是无限的，它与风速的三次方成正比关系。但实际上，由于机械强度和电力电子器件容量的限制，输出功率是有限度的，超过这个限度，风电机组的某些设备便不能工作。因此，风电机组受到两个基本限制：

1）功率限制：所有电路及电力电子器件受功率限制。

2）转速限制：所有旋转部件的机械强度受转速限制。

图3-3是在不同风速下的转矩转速特性。定桨恒速运行的风电机组的工作轨迹为直线XY。从图中可以看到，定桨恒速风电机组只有一个工作点运行在C_{P max}上。(www.xing528.com)

理想的变速恒频运行的风电机组的工作点是由若干条曲线组成的，其中在额定风速以下的OA段为切入阶段，O点对应的是切入转速。AB段为变速运行阶段，风电机组在此区域获得C_{P max}。在B点，机组已经达到额定转速，当风速继续增加时，机组运行在BC段，直至在C点受到功率限制。稳态情况下，机组在C点实现额定运行。当风速继续上升时，机组将调整桨距角以限制风轮的吸收功率。在动态情况下，由于变桨调整的响应较慢，机组为保证额定的功率输出，在安全限制内将允许动态转速超过额定值，而后在变桨系统的气动调节实现限制风轮吸收功率的效果后向额定运行点C进行回调，也即在大于额定风速的情况下，机组在C点附近进行动态调整，具体的调整幅度，也即转矩上限值和转速上限值由机组本身的特性决定。

图3-3 风电机组在运行区域内的转矩-转速特性