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变速恒频风力发电关键技术研究
变速恒频技术是指根据风速的变化，通过调整发电机的转速和功率输出，使风力发电机组在各种风速下能够以最佳的效率工作。
关键技术主要包括风速预测、最大功率点跟踪和变频控制。
风速预测是实现变速恒频风力发电的关键环节。
准确地预测风速可以帮助风力发电机组提前进行调整，以便在合适的风速下实现最大功率输出。
常用的风速预测方法包括传统统计模型、神经网络模型和基于气象数据的数值模型。
这些模型可以根据历史风速数据和气象观测数据进行分析和计算，从而预测未来时间段的风速变化。
最大功率点跟踪是变速恒频风力发电的核心技术之一。
根据风速的变化，风力发电机组需要调整转速和功率输出，以在不同风速下实现最大的能量转化效率。
目前常用的最大功率点跟踪方法包括控制档位、模型预测控制和自适应控制等。
这些方法通过监测风速、转速和功率输出等参数，并利用模型或者控制算法进行实时调整，以寻找和保持最佳的工作状态。
变频控制是实现变速恒频风力发电的关键技术之一。
通过变频器将风力发电机组产生的交流电转换成恒定频率的电力输出，以适应电网的要求。
变频控制可以实现风力发电机组的平稳启动、转速调节和频率稳定等功能。
它还可以通过控制电机转矩和电网接口的功率调整，实现发电机组的功率控制和电网的无功功率补偿，提高发电系统的稳定性和供电质量。
简述变速恒频风力发电系统的控制策略一、引言随着近年来可再生能源的发展，风力发电作为其中的一种重要形式，其技术也在不断地发展。
变速恒频风力发电系统作为目前应用最广泛的一种风力发电系统，其控制策略对于提高系统效率、保证系统安全运行至关重要。
二、变速恒频风力发电系统概述1. 变速恒频风力发电系统组成变速恒频风力发电系统主要由风机组、传动装置、变速器、功率转换装置、控制器等部分组成。
2. 变速恒频风力发电系统原理变速恒频风力发电系统通过控制叶片角度和转子转速来调节输出功率。
当风速较低时，通过调节叶片角度使得转子旋转较慢，从而保证输出功率稳定；当风速较高时，则通过调节变速器使得转子旋转更快，从而提高输出功率。
三、变速恒频风力发电系统控制策略1. 整体控制策略整体控制策略是指对整个变速恒频风力发电系统进行控制。
其中包括对于叶片角度、变速器及功率转换装置的控制。
整体控制策略可通过PID控制器进行实现。
2. 叶片角度控制策略叶片角度控制策略是指通过调节叶片角度来调节输出功率。
在低风速下，系统需要保持输出功率稳定，此时需要通过调节叶片角度来实现；在高风速下，系统需要提高输出功率，此时也需要通过调节叶片角度来实现。
3. 变速器控制策略变速器控制策略是指通过调节变速器来调节转子转速，从而提高输出功率。
在高风速下，系统需要提高输出功率，此时可以通过增加变速器齿轮比例来实现。
4. 功率转换装置控制策略功率转换装置控制策略是指通过调节功率转换装置的电压和频率来实现对于电网的连接。
当系统输出过多电能时，可以通过降低电网连接频率或者增加电网连接阻抗来减少电能输出。
四、总结变速恒频风力发电系统作为目前应用最广泛的一种风力发电系统，在其控制策略方面有着多种不同的方法。
整体控制策略、叶片角度控制策略、变速器控制策略和功率转换装置控制策略都是常用的控制方法。
在实际应用中，需要根据不同的情况进行选择，以保证系统稳定运行和高效输出。
变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术研究变速恒频双馈风力发电机是一种目前被广泛应用的风力发电机型号之一、它的励磁控制技术的研究对于提高风力发电机的发电效率和稳定性具有重要意义。
本文将从变速恒频双馈风力发电机的原理入手，介绍其励磁控制技术的研究现状和存在问题，并展望未来的发展方向。
变速恒频双馈风力发电机是一种采用双馈变速发电机作为发电机的风力发电系统。
其工作原理为：风能通过风轮驱动发电机转子旋转，产生电能。
其中，双馈发电机在转子和定子之间通过两个转换器将电能传递到电网中。
变速恒频控制技术的目的是根据风能的变化调整电机的转速，从而使发电机输出的电压频率保持稳定不变，并将其与电网的频率保持一致。
目前，变速恒频双馈风力发电机的励磁控制技术主要有三种类型：恒功率控制、恒风速控制和变频控制。
恒功率控制方法通过调节齿比传动装置来使得风力发电机输出的功率恒定。
恒风速控制方法通过调整转子的转速来使得风轮的转速保持恒定，从而达到一定的风速条件下输出恒定的功率。
变频控制方法通过控制发电机的频率来实现电网的频率同步。
然而，该技术在实际应用中还存在一些问题。
首先，励磁调节繁琐，难以实现精确控制。
其次，由于风力的不稳定性，变速恒频双馈风力发电机的输出功率会产生一定的波动，从而对电网的安全性和稳定性产生影响。
此外，传统的变速恒频控制方法对于风力发电机在不同气候条件下的风速响应能力较差。
未来的发展方向是改进现有的励磁控制技术，提高风力发电机的发电效率和稳定性。
一方面，可以研究开发更加精确的励磁控制算法，提高励磁系统的响应速度和控制精度。
另一方面，可以采用先进的传感器技术来实时监测和调节风力发电机的工作状态，以提高其对风力变化的响应能力。
此外，还可以结合机器学习等新兴技术，通过模型预测和预测控制来减小风力发电机输出功率的波动性。
综上所述，变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术的研究对于提高风力发电机的发电效率和稳定性具有重要意义。
通过改进励磁控制算法和采用先进的传感器技术，可以提高风力发电机的响应能力和控制精度，减小输出功率的波动性。
变速恒频双馈风力发电机的原理和优点研究变速恒频发电技术变速恒频发电技术是一种新型风力发电技术，其主要优点在于风轮以变速运行。
这一调速系统和变桨距调节技术环节结合起来，就构成了变速恒频风力发电系统。
其调节方法是：起动时通过调节桨距控制发电机转速；并网后在额定风速以下，调节发电机的转矩使转速跟随风速变化，保持最佳叶尖速比以获得最大风能；在额定风速以上，采用失速与桨距双重调节、减少桨距调节的频繁动作，限制风力机获取的能量，保证发电机功率输出的稳定性和良好的动态特性，提高传动系统的柔性。
上述方式目前被公认为最优化的调节方式，也是未来风电技术发展的主要方向。
其主要优点是可大范围调节转速，使风能利用系数保持在最佳值；能吸收和存储阵风能量，减少阵风冲击对风力发电机产生的疲劳损坏、机械应力和转矩脉动，延长机组寿命，减小噪声；还可控制有功功率和无功功率，改善电能质量。
尽管变速系统与恒速系统相比，风电转换装置中的电力电子部分比较复杂和昂贵，但成本在大型风力发电机组中所占比例并不大，因而大力发展变速恒频技术将是今后风力发电的必然趋势。
目前，采用变速恒频技术的风力发电机组，由于采用不同类型的发电机，并辅之相关的电力电子变流装置，配合发电机进行功率控制，就构成了形式多样的变速恒频风力发电系统。
主要有以下几类：鼠笼型异步发电机变速恒频风力发电系统、绕线式异步发电机变速恒频风力发电系统、同步发电机变速恒频风力发电系统、双馈发电机变速恒频风力发电系统。
其中，由双馈发电机构成的变速恒频控制方案是在转子电路实现的，采用双馈发电方式，突破了机电系统必须严格同步运行的传统观念，使原动机转速不受发电机输出频率限制，而发电机输出电压和电流的频率、幅值和相位也不受转子速度和瞬时位置的影响，变机电系统之间的刚性连接为柔性连接。
基于诸多优点，由双馈发电机构成的变速恒频风力发电系统已经成为目前国际上风力发电方面的研究热点和必然的发展趋势。
变速恒频双馈风力发电机基本原理双馈电机的结构类似于绕线式异步电机，旋转电机的定子和转子均安放对称三相绕组，其定子与普通交流电机定子相似，定子绕组由具有固定频率的对称三相电源激励。
变速恒频风力发电系统的控制策略1. 引言随着可再生能源的快速发展，风力发电在新能源领域扮演着重要的角色。
变速恒频风力发电系统是一种常见的风力发电技术，它采用变频器和传感器等设备来控制风机的运行。
本文将对变速恒频风力发电系统的控制策略进行全面、详细、完整和深入的探讨。
2. 变速恒频风力发电系统的基本原理变速恒频风力发电系统由风机、变频器、传感器和控制器等部分组成。
变速恒频风力发电系统的基本原理是将风机的机械能转化为电能，并通过变频器控制输出电压的频率和电压大小。
变速恒频风力发电系统的控制策略主要包括风机的启停控制、叶片角度调节、电网同步控制和功率控制等方面。
2.1 风机的启停控制风机的启停控制是变速恒频风力发电系统控制策略的关键。
当风力较小时，系统需要启动风机以利用可用的风力资源。
启动风机时，控制器会发送启动指令给变频器，将电机的转矩逐渐增加，使风机启动加速。
当风力达到一定的阈值后，控制器会发送恒频指令给变频器，使风机保持恒定的转速。
2.2 叶片角度调节变速恒频风力发电系统通过调节叶片角度来控制风机的输出功率。
当风力较大时，控制器会通过传感器获取风机旋转速度和风速等参数，然后根据预设的功率曲线计算出应该调整的叶片角度。
调整叶片角度可以控制风机的风能利用率，使其在不同风速条件下都能输出最佳功率。
2.3 电网同步控制电网同步控制是变速恒频风力发电系统将风机的电能输出与电网相连接的关键。
在将风机的电能输出给电网之前，控制器需要检测电网的频率和电压等参数，然后将风机的输出电压调整到与电网同步。
通过电网同步控制，变速恒频风力发电系统可以保持与电网的稳定连接，并将多余的电能输送给电网。
2.4 功率控制功率控制是变速恒频风力发电系统的关键功能之一。
通过控制风机的转速和叶片角度等参数，系统可以实现对风机输出功率的精确控制。
功率控制在应对电网需求变化、风力波动等情况下起到重要作用，可保持风机输出功率在合适范围内，确保系统的安全和稳定运行。
变速恒频风力发电机的原理及控制研究一、变速恒频风力发电机原理（一）系统介绍交流励磁发电机定子绕组接入工频电网，转子绕组经一个频率、幅值、相位都可以调节的三相变频电源供电。
该系统，允许原动机在某范围内变速运行，简化了调制装置，减少了调速时的机械应力，提高了机组运行效率；调节励磁电流幅值，可调节发出的无功功率；调节励磁电流相位，可调节发出的有功功率；应用矢量控制可实现有功、无功功率的独立调节。
（二）频率分析双馈变速恒频风力发电系统如图一，由交流异步发电机的基本原理可得：f 1=np 60±f 2 (1) (1)式中f 1为定子电流频率，n 为转子转速，p 为电机的极对数，f 2为转子励磁电流的频率。
当发电机的转速n 小于定子旋转磁场的同步转速 n 1时，处于亚同步运行状态，转子旋转磁场相对于转子的旋转方向与转子机械旋转方向相同，式中f 2取正号，此时变频器向发电机转子提供交流励磁，定子发出电能给电网。
当n 大于n 1时，处于超同步运行状态，转子旋转磁场相对于转子的旋转方向与转子机械旋转方向相反，式中f 2取负号，此时发电机同时由定子和转子发出电能给电网，变频器的能量逆向流动。
当n 等于n 1时，处于同步运行状态，此时发电机作为同步电机运行，f 2=0，变频器向转子提供直流励磁。
（三）能量流动分析对发电机来说，从转子输入的机械能，克服气隙磁场中导体所受的电磁力而做功，使导体不断地感应电势，从而源源不断地发出电能，实现机械能到电能的转换。
机电能量转换过程应该满足能量守恒定律，则得出定子侧的电磁功率方程为：P m =P cu 1+P 1 (2)（1）式中P m 为电磁功率，P cu 1为定子绕组的铜耗，P 1为定子输出的电功率。
同理，经气隙传递的电磁功率从转子侧可以表示为：P2=P cu2+P e2(3)（2）式中P2为转子侧输入(或输出)的电功率，P cu2为转子绕组的铜耗，Pε2为转子绕组转换或传递的电功率。
变速恒频风力发电关键技术研究变速恒频风力发电是一种高效利用风能的发电方式。
它通过调节风机的转速，使之始终保持在一个恒定的频率，实现对风能的最大利用。
变速恒频风力发电的关键技术主要有以下几个方面。
首先是变速系统的设计与控制。
变速系统是保证风机转速恒定的核心部件，它通常采用变频器控制变速器的输出转速。
变速系统需要根据风机的转速和负载的变化情况动态调整转速，以实现最佳发电效果。
变频器还需要具备保护功能，能够及时识别故障并采取相应措施，以提高系统的稳定性和可靠性。
其次是电力系统的设计与控制。
风力发电机组产生的电能需要通过电力系统转换为可供电网使用的交流电。
在变速恒频风力发电中，电力系统需要具备可靠性高、效率高的特点，能够稳定地将风机发出的电能输送到电网中。
电力系统还需要具备调度能力，能够根据电网负荷的变化情况调整输出功率，以实现对电网的无功补偿和动态响应。
另外一个关键技术是风机叶片的设计与制造。
风机叶片是将风能转化为机械能的部件，其设计与制造质量直接影响到发电系统的效率和可靠性。
风机叶片需要具备高效性和强度，能够在各种恶劣的气候条件下工作。
目前，一些新型材料和制造工艺被应用于风机叶片的制造中，以提高其性能和使用寿命。
还需要考虑变速恒频风力发电系统的运维与管理。
风力发电机组的运维与管理是保证系统正常运行的重要环节。
运维人员需要对发电机组进行定期巡检、维修和保养，以确保设备的可靠性和安全性。
需要建立完善的数据监测与分析体系，及时掌握系统的运行情况，并采取相应措施进行调整和优化。
变速恒频风力发电的关键技术包括变速系统的设计与控制、电力系统的设计与控制、风机叶片的设计与制造以及系统的运维与管理。
这些技术的研究和应用能够提高风力发电系统的效率和可靠性，推动可再生能源的发展。
变速恒频风力发电关键技术研究一、变速恒频风力发电系统简介变速恒频风力发电系统是指利用变速器控制风力发电机的转速，以使其在不同风速下维持恒定的电网频率输出。
该系统通常由风机、主轴、齿轮箱、变速器、发电机和控制器等组成。
变速器是风力发电系统的核心部件之一，其性能将直接影响整个系统的工作效率和可靠性。
二、问题与挑战1. 变速器的耐久性：风力发电系统工作环境恶劣，严峻的气候条件和风机运行时的剧烈震动都会对变速器的耐久性提出严格要求。
2. 效率和传动比的平衡：变速器需要在保证高效率的保持适当的传动比，以适应不同风速下发电机的转速要求。
3. 变速器的可靠性和维护成本：变速器的可靠性关系到整个风力发电系统的运行稳定性和经济性，而高维护成本将直接影响风力发电项目的运营成本。
三、关键技术研究1. 先进的材料与加工技术：采用先进的高强度、耐磨材料以及先进的加工技术，提高变速器的耐久性和承载能力。
2. 变速器的设计优化：通过对变速器的结构、传动比、摩擦损失等进行深入研究，优化其设计，提高传动效率和运行稳定性。
3. 智能监测和预测维护技术：采用智能监测设备和先进的数据分析技术，实现对变速器运行状态的实时监测和预测，提前发现故障，并采取有效措施进行维护，降低运维成本。
4. 多学科融合研究：将机械工程、材料科学、控制工程等多学科知识融合，进行全面系统的研究和优化设计，实现变速恒频风力发电系统的高效、稳定、可靠运行。
四、发展趋势随着风力发电技术的不断进步，变速恒频风力发电系统将在未来迎来更多的发展机遇。
一方面，随着材料科学、机械工程等领域的不断发展，变速器所采用的材料和制造工艺将得到进一步的改善和提升，从而提高其耐久性和可靠性。
智能监测与预测维护技术的不断成熟，将进一步降低变速器的维护成本，提高系统的运行效率和经济性。
多学科融合研究的发展趋势将促进变速恒频风力发电系统在技术上的全面提升和创新。
变速恒频风力发电系统作为风力发电技术的重要组成部分，其关键技术研究具有重要的意义。
变速恒频风力发电技术综述摘要：随着世界经济的深入发展和国际工业化进程的加快，世界各国对能源的需求日益增加，能源消耗速度不断增长，煤炭、石油等常规能源逐渐枯竭。
为了缓解能源危机，人类越来越重视可再生能源的利用，而风能作为一种取之不尽、用之不竭、清洁无污染、具有大规模开发利用前景的能源，是可再生能源中最廉价、最具潜力的“绿色能源”。
风力发电是利用风能的一种有效形式，它通过风力发电机的旋转将风能转化为可以方便利用的电能。
利用风能发电由于其“环保节能”的特点，已经引起了许多国家的关注。
关键词：风力发电；风力机；变速恒频；发展趋势；风力发电正在以前所未有的速度发展,变速恒频风力发电是一门新技术。
介绍了风力发电机的组成和分类。
通过和恒速恒频风力发电机进行比较,分析了变速恒频风力发电技术的优点。
展望了风力发电的前景。
一、变速恒频风力发电技术的优点风力发电机主要由风力机、发电机和其他辅助部件组成。
大中型风力发电机组大多采用异步发电机,因为它制造简单,并网容易,励磁功率可直接从电网中获得。
风力机组主要有两种类型:定桨距失速型风力机和变桨距风力机。
定桨距失速型风力机利用风轮叶片翼型的气动失速特性来限制叶片吸收过大的风能,功率调节由风轮叶片来完成,对发电机的控制要求比较简单。
这种风力机的叶片结构复杂,成型工艺难度较大。
而变桨距风力机则是通过风轮叶片的变桨距调节机构控制风力机的输出功率。
由于采用的是异步发电机,无论是定桨距还是变桨距风力发电机,并网后发电机磁场旋转速度由电网频率所固定,异步发电机转子的转速变化范围很小,转差率一般为3%～5%,故属于恒速恒频风力发电机。
恒速恒频风力发电机的主要缺点有以下几点:一是风力机转速不能随风速而变,从而降低了对风能的利用率;二是当风速突变时,巨大的风能变化将通过风力机传递给主轴、齿轮箱和发电机等部件,在这些部件上产生很大的机械应力;三是并网时可能产生较大的冲击电流。
变速恒频风力发电技术是目前国内外风力发电技术的最优化方案,这是20世纪70年代发展起来的一种新型发电方式,它将电力电子技术、矢量变换控制技术和微机信息处理技术引入发电机控制之中,获得了一种全新的、高品质的电能获取方式。
风力发电中的变速恒频技术综述
1引言
风力发电技术是一种利用风能驱动风机浆叶。
进而带动发电机组发电的能源技术。
由于风能储量丰富、用之不竭、无污染等特点，被各国广泛重视，纷纷投入大量的人力物力财力来发展风力发电技术。
第一次世界大战后，丹麦首开先河，制造了仿螺旋桨高速风力发电机组。
随后美国、法国、前西德等国先后制造出了风力发电机组并投入运行。
前西德在风机桨叶制造上首次使用了质地轻、强度高的复合材料。
到20世纪60年代，由于石油廉价和内燃机的广泛运用，风力发电成本高的问题显得突出，和以内燃机为动力的发电技术相比失去竞争力，发展几近停止。
但1973年全世界的石油危机以及燃料发电带来的环境污染问题，使得风力发电技术重新受到重视。
风力发电又进入迅速发展阶段。
先后有美国研制的1000kW大型风力发电机、前西德的3000kW大型风力发电机、英国加拿大的3800kW大型风力发电机投入运行，自动控制技术日益成熟，并形成了能并网运行的风力发电机群(见图1)。
2002年，世界各国风电装机总量达到近40000MW，并且每年增长率达20％，发展势头强劲。
我国现代风力发电技术始于20世纪70年代。
2002年底，我国风力发电装机容量达473MW，遍布新疆、内蒙古、广东、辽宁、浙江等地[1]。
图1风力发电机群
最近世界风力发电技术的发展取得很大进步，主要表现为以下几点：
（1）风力发电机单机容量稳步变大。
现在单机容量已达到兆瓦级；
（2）变桨距调节成为气动功率调节的主流方式。
目前，绝大多数的风力发电机采用这种技术；
（3）变速恒频发电系统迅速取代恒速恒频发电系统，风能利用更加有效；
（4）无齿轮箱风力发电系统市场份额增长迅速。
这主要是由于没有齿轮箱系统效率显著提高[2]。
2 风力发电机的气动功率调节方式
气动功率调节是风力发电的关键技术之一。
风力发电机组在超过额定风速以后，由于桨叶、塔架等的机械强度、发电机变频器等的容量限制，必须降低风机吸收功率，使其在接近额定功率下运行，同时减少桨叶承受的载荷冲击，使其不致受到损坏。
功率调节方式主要有三种。
（1）定桨距失速调节
这种调节方式下，桨叶与轮毂刚性联接，桨距角度保持不变。
随着风速增加，攻角增大，分离区形成大的涡流，流动失去翼型效应，上下翼面压力差减少，阻力增加，升力减少，造成失速，从而限制功率增加。
整机结构简单、部件少、安全系数较高，但翼型结构复杂，制造困难，机组额定功率增加后，叶片加长，
承受推力大，对其刚度是严峻考验。
因此不太适合于大型机组。
（2）变桨距调节
这种调节方式下，风机桨叶的安装随风速变化。
高于额定功率时，桨距角向迎风面积减少的方向转动适当角度，相当于减小功角。
在阵风时，受到的冲击比定桨距小得多，可减少材料使用，降低总机重量，但需要有一套比较复杂的变桨距调节机构，并要求对阵风的响应速度要快，以利于减轻由于风速波动而引起的功率波动。
（3）主动失速调节
它是前两种功率调节方式的组合。
在低风速时采用定桨距调节，可达到更高的起动功率；当风速更高时，在风机达到额定功率后，采用变桨距调节，限制风能吸收。
二者取长补短，调节机构不再需要很高的调节速度。
3变速恒频风力发电系统的几种形式
在风力发电机与电网并网时，要求风力发电频率与电网频率一致。
由于变速变频发电系统中风力发电频率随风速而变，不能和电网频率始终保持一致，不能实用。
但如果允许风力发电机在一定的风速范围内做变速运行，则能达到更好利用风能的目的。
基于上述考虑，发展了变速恒频发电系统。
近年来，研究较多的交流电机变速恒频风力发电系统主要有以下四种形式。
3.1 同步发电机变速恒频系统
同步电机是自励磁电机，机电转换效率高，容易做成多极数低转速型，因而可以采用风机直接驱动，省去增速齿轮箱。
系统成本低，可靠性高。
同步发电机变速恒频发电系统如图2所示。
如果能控制转子励磁电流的大小，还可控制发电机的功率因数。
当采用永磁转子时，电极极距可以很小，因而可以大大减小多极数低转速电机的径向尺寸，但发电机的电压和功率因数就比较难控制了。
此外，发电机的全部功率经由变频器输送到电网，变频器容量很大，至少要达到发电机额定功率的1.5倍，这是其不利的一面。
但也有人在研究永磁发电机在风力发电的最大功率跟踪控制方法[3]。
图2同步发电机变速恒频系统结构图
3.2 笼型异步发电机变速恒频系统
笼型异步发电机结构简单，成本低，易于维护，适应恶劣环境，因而在风力发电中广泛应用。
笼型异步发电机变速恒频系统如图3所示。
其定子绕组通过变频器和电网相连，通过控制器控制在变化的风速下输出恒频交流电。
同样由于变频器要通过全部发电功率，容量要达到发电功率的1.3～1.5被才能安全运行。
因此系统庞大，只适用于小容量风力发电系统。
图3笼型异步发电机变速恒频系统结构图
3.3 双馈电机变速恒频系统
如果发电机采用转子交流励磁双馈发电机时，就有了双馈电机变速恒频发电系统。
系统结构如图4所示。
图4双馈电机变速恒频系统结构图
当转子速度随风速变化时，控制转子电流的频率f r，即f1=f r±f2就可使定子频率始终与电网频率保持一致。
由于变频器在转子侧，只需要一部分功率容量（发电界定功率的1/4），变频器就能在超载范围内调节系统。
因此相对于前两种变速恒频系统而言，降低了变频器的成本和控制难度，定子直接接于电网，抗干扰性好，系统稳定性强，还可以灵活控制有功无功，十分适用于大中容量风力发电。
为了克服此系统无法实现弱磁，美国Thoms.A.Lipo提出双变频器的双馈电机变速恒频系统，双馈电机可长期运行于超同步模式。
3.4 无刷双馈异步电机变速恒频系统
无刷双馈电机没有滑环和电刷，克服了双馈电机有刷和滑环等机械部件的缺点，且能低速运行，因而受到广泛关注。
应用无刷双馈电机的变速恒频系统结构如图5所示。
图5无刷双馈异步电机变速恒频系统结构图
该电机由两台绕线式异步电机背靠背而成。
两个转子同轴连接，转子绕组在电气上直接相连，没有滑环和碳刷；一个定子绕组向外输出功率，另一个定子绕组为励磁绕组，由变频器供电。
设功率绕组（接于电网）的频率为fp，励磁绕组频率为fc，相应的两定子绕组极对数为P p和P c，则运行后有如下关系：
n r=60×(f p±f c)/(P p+P c)
当转子转速nr发生变化时，通过改变励磁电流频率f c，即可使发电机输出频率f p不变，实现变速恒频控制。
现在已有改进型应用于风力发电中。
4 几种变速恒频风力发电系统比较及最近发展趋势
上述几种变速恒频发电系统中，笼型异步发电变速恒频系统和同步发电变速恒频系统所采用的变频器容量是发电界定功率的1.5倍左右，而双馈电机变速恒频系统和无刷双馈异步电机变速恒频系统所采用的变频器的容量只需要发电界定功率的1/4，变频器小，控制难度降低，适用于大中型风力发电系统。
另外还可以看出，笼型异步风力发电和无刷双馈异步电机变速恒频系统没有碳刷和滑环，坚固耐用，可靠性高。
变速恒频技术覆盖了风力发电机的全部功率范围，因而成为今后风力发电的主要发展方向。
现在应用比较成熟的是双馈电机变速恒频发电技术。
大型风力发电系统大部分采用这种技术。
有众多学者研究人员研究改善这种方式下的变频器及系统控制策略，使系统性能发电效率逐步提高。
例如有基于最大功率跟踪控制策略[4][5]、基于电网无功功率优化控制策略[6]；还有的控制策略力图在低风速时按最大功率跟踪控制，在高风速时按恒功率控制[7]。
无刷双馈电机由于没有碳刷滑环等易磨损机械部件，能低速运行，控制励磁绕组的变频器容量小，成为热点之一。
但目前该型电机结构复杂，成本高，效率较低。
许多专家致力于该型电极的改进，使其结构简单，成本降低，提高效率。
相信不久的将来，无刷双馈电机可应用到大中型风力发电中去。
另外一个值得注意的研究方向是永磁同步发电变速恒频系统。
但永磁电机在过冷过热以及强烈震动时会退磁，尤其是在电机过载时过热时将造成不可逆的退磁，因此在永磁同步发电变速恒频系统中保证发电机不过载是难点之一。
为了克服这个缺陷，在文献[8]中提到混合励磁同步电机。
它采用永磁和电励磁两种励磁方式相结合的形式，集成了电励磁同步电机调磁方便且调磁容量小和永磁同步电机效率高、转矩／质量比大等优点，同时又克服了永磁同步电机磁场调节难的缺陷，有较大的应用前景。
但大型的混合励磁同步电机结构复杂，制造困难，还有待于进一步改进提高。
5结束语
近年来变速恒频风力发电技术发展迅速，特别是双馈电机变速恒频发电机组已经商品化。
NORDEX、VESTAS 等公司已研制出2.5MW变速恒频风力发电机组，并投入运行。
而我国在这方面还处于应用基础研究阶段，
还有很大差距。
我国风力发电技术研究应着力于系统整体设计、发电机本体设计、变速恒频控制策略、风电并网的系统稳定性等方面的研究，着力于技术的实用化、市场化。
相信通过广大科技工作者和工程技术人员的共同努力下，我国的风力发电事业一定能够迎来更加美好的明天。
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