恒速恒频风力发电技术

    发电机及其控制系统是风力发电系统的一大核心部分，它负责将机械能转换为电能，风力发电机及其控制系统的运行状况和控制技术，也决定着整个系统的性能、效率和输出电能质量。根据发电机的运行特征和控制技术，风力发电技术可分为恒速恒频风力发电技术和变速恒频风力发电技术。    风力机的机械输出功率P可用下式表示：
 式中ρ-空气密度，kg/m³；    v-风速，m/s；    A-风力机的扫掠面积，m²；    CP-风力机的输出功率系数，又称风能利用系数（一般CP=1/3～2/5，最大可达16/27=0. 59）。    如图7-3所示，由于风力机的输出功率系数CP在某一确定的尖速比[叶轮尖的线速与风速的比值，TSR (Tip speed ratio)]下达到最大值。
    图7-3    CP与TSR特性曲线    恒速运行的风力机转速不变，而风速经常变化，CP值（风能利用系数）往往偏离其最大值，使风力机常常运行于低效状态。    恒速恒频发电系统中，多采用笼型异步电机作为并网运行的发电机，并网后在电机机械特性曲线的稳定区内运行，如图7-4所示，异步发电机的转子速度高于同步转速。当风力机传给发电机的机械功率随风速而增加时，发电机的输出功率及其反转矩也相应增大。当转子速度高于同步转速3%～5%时达到最大值，若超过这个转速，异步发电机进入不稳定区，产生的反转矩减小，导致转速迅速升高，引起飞车，这是十分危险的。
    图7-4    异步电动机输出功率曲线