雙饋風力發電風機運行工況

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繞線式雙饋風力發電系統運行過程為：額定風速以下時，通過變流器來控制發電機轉子的電磁轉矩，控制系統轉速跟隨風速變化，使其運行在最優葉尖速比名狀態下，從而可以捕獲最大風能；當風速高于額定風速時，通過變槳距機構調節石家莊市風機槳距角，使其捕獲恒定風能，限制了系統功率的增加，提高傳動系統柔性，使功率輸出平穩。綜上所述，變速恒頻雙饋風力發電系統由于其可以在保證輸出電能幅值和頻率均恒定的條件下，通過調節雙饋發電機組的運行轉速使其捕獲到最大風能并能通過變槳距機構保證其功率捕獲不會無限增加，因此得到廣泛的應用。
了解雙饋電機在不同運行狀態下系統能量的變化。對其分析如下：1)當雙饋電機轉子轉速玎低于額定轉速‰時，定子旋轉磁場的轉速低于同步旋轉磁場，稱為次同步運行狀態。變流器向轉子提供與轉子旋轉方向相同且頻率為轉差頻率．f的交流勵磁電流。此時，發電機定子發出電能，轉子吸收電能，如圖a所示；2)當雙饋電機轉子轉速力高于額定轉速‰時，定子旋轉磁場的轉速高于同步旋轉磁場，稱為超同步運行狀態。變流器向轉子提供與轉子旋轉方向相反且頻率為轉差頻率．f的交流勵磁電流。此時，發電機定子發出電能，轉子發出電能，如圖b所示；3)當雙饋電機轉子轉速”等于額定轉速‰時，定子旋轉磁場的轉速等于同步旋轉磁場，稱為同步運行狀態，變流器向轉子提供直流勵磁電流。此時，發電機定子發出電能，轉子只吸收無功，如圖c所示。由于變速恒頻雙饋風力發電系統是通過發電機轉子側來進行控制的，流過轉子側的轉差功率以是由系統轉速決定的，且風力發電系統運行時轉速的變化范圍不大，因此轉差功率較小，僅為系統額定發電功率的1／3左右。變速恒頻雙饋風力發電系統中轉子側所用的雙向變流器的容量僅為系統額定容量的1／3左右，從而降低了成本以及控制難度。同時該系統還可實現有功、無功功率的靈活控制，對電網也可以起到無功補償的作用。
1．3．3雙饋風力發電石家莊市風機運行工況下面將變速恒頻雙饋風力發系統石家莊市風機運行狀況予以簡單介紹，以加深對雙饋風力發電系統的了解，如圖1．7所示，正常情況下石家莊市風機的運行特性可以劃分為四段，即四種運行模式：
模式I(A～B)：當風速較低，在切入風速附近時，此時相應的雙饋電機的轉速也較低。此模式下為了使發電機轉速運行較為平穩，在該模式中石家莊市風機通常保持恒速運行。
模式II(B～C)：此模式中石家莊市風機及發電機組的旋轉速度在最小速度與額定速度之間，為了最大限度的利用風能，在此模式中通常采用最大功率點跟蹤控制技術，維持石家莊市風機運行在最佳葉尖速比上，并獲取最大風能利用系數，以提高風力發電的效率。
模式III(C～D)：在此模式下，由于石家莊市風機所設計的機械強度、容許的噪聲以及變流器的容量等因素的限制，通常需要對風力發電機的運轉速度進行限制。石家莊市風機和發電機組的轉速被限制在額定轉速，即恒速運行，此時由于風速的上升石家莊市風機的轉矩將繼續上升，進而使其捕獲的功率也在上升，發電機組發出的功率也在增加。
模式IV(D～E)：隨著風速的進一步增大，石家莊市風機的輸出功率將繼續上升，但是由于石家莊市風機和變流器等裝置的機械、電氣特性限制，在風速較大時通常需要對石家莊市風機所捕獲功率進行限制，在這一過程中石家莊市風機的轉速依然保持不變，因此需要調節槳距角進行配合控制以實現對石家莊市風機捕獲功率的限制。在此模式下，由于石家莊市風機轉速不變，因此隨著風速的增加石家莊市風機的葉尖速比A在減小，再配合槳距角的增加使得石家莊市風機的風能利用系數C，將逐漸降低，從而起到限制石家莊市風機捕獲功率的作用。