双馈风力发电风机运行工况

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绕线式双馈风力发电系统运行过程为：额定风速以下时，通过变流器来控制发电机转子的电磁转矩，控制系统转速跟随风速变化，使其运行在最优叶尖速比名状态下，从而可以捕获最大风能；当风速高于额定风速时，通过变桨距机构调节石家庄市风机桨距角，使其捕获恒定风能，限制了系统功率的增加，提高传动系统柔性，使功率输出平稳。综上所述，变速恒频双馈风力发电系统由于其可以在保证输出电能幅值和频率均恒定的条件下，通过调节双馈发电机组的运行转速使其捕获到最大风能并能通过变桨距机构保证其功率捕获不会无限增加，因此得到广泛的应用。
了解双馈电机在不同运行状态下系统能量的变化。对其分析如下：1)当双馈电机转子转速玎低于额定转速‰时，定子旋转磁场的转速低于同步旋转磁场，称为次同步运行状态。变流器向转子提供与转子旋转方向相同且频率为转差频率．f的交流励磁电流。此时，发电机定子发出电能，转子吸收电能，如图a所示；2)当双馈电机转子转速力高于额定转速‰时，定子旋转磁场的转速高于同步旋转磁场，称为超同步运行状态。变流器向转子提供与转子旋转方向相反且频率为转差频率．f的交流励磁电流。此时，发电机定子发出电能，转子发出电能，如图b所示；3)当双馈电机转子转速”等于额定转速‰时，定子旋转磁场的转速等于同步旋转磁场，称为同步运行状态，变流器向转子提供直流励磁电流。此时，发电机定子发出电能，转子只吸收无功，如图c所示。由于变速恒频双馈风力发电系统是通过发电机转子侧来进行控制的，流过转子侧的转差功率以是由系统转速决定的，且风力发电系统运行时转速的变化范围不大，因此转差功率较小，仅为系统额定发电功率的1／3左右。变速恒频双馈风力发电系统中转子侧所用的双向变流器的容量仅为系统额定容量的1／3左右，从而降低了成本以及控制难度。同时该系统还可实现有功、无功功率的灵活控制，对电网也可以起到无功补偿的作用。
1．3．3双馈风力发电石家庄市风机运行工况下面将变速恒频双馈风力发系统石家庄市风机运行状况予以简单介绍，以加深对双馈风力发电系统的了解，如图1．7所示，正常情况下石家庄市风机的运行特性可以划分为四段，即四种运行模式：
模式I(A～B)：当风速较低，在切入风速附近时，此时相应的双馈电机的转速也较低。此模式下为了使发电机转速运行较为平稳，在该模式中石家庄市风机通常保持恒速运行。
模式II(B～C)：此模式中石家庄市风机及发电机组的旋转速度在最小速度与额定速度之间，为了最大限度的利用风能，在此模式中通常采用最大功率点跟踪控制技术，维持石家庄市风机运行在最佳叶尖速比上，并获取最大风能利用系数，以提高风力发电的效率。
模式III(C～D)：在此模式下，由于石家庄市风机所设计的机械强度、容许的噪声以及变流器的容量等因素的限制，通常需要对风力发电机的运转速度进行限制。石家庄市风机和发电机组的转速被限制在额定转速，即恒速运行，此时由于风速的上升石家庄市风机的转矩将继续上升，进而使其捕获的功率也在上升，发电机组发出的功率也在增加。
模式IV(D～E)：随着风速的进一步增大，石家庄市风机的输出功率将继续上升，但是由于石家庄市风机和变流器等装置的机械、电气特性限制，在风速较大时通常需要对石家庄市风机所捕获功率进行限制，在这一过程中石家庄市风机的转速依然保持不变，因此需要调节桨距角进行配合控制以实现对石家庄市风机捕获功率的限制。在此模式下，由于石家庄市风机转速不变，因此随着风速的增加石家庄市风机的叶尖速比A在减小，再配合桨距角的增加使得石家庄市风机的风能利用系数C，将逐渐降低，从而起到限制石家庄市风机捕获功率的作用。