【关键词】风力发电；并网运行；恒速恒频；变速恒频 Study on wind Power Grid-connected Mode
ZHANG Wei-liang PAN Min-jun WEI Da-song CHEN Fu-ling （School of Mechanical and Electronics Engineering,Hezhou Univ.Hezhou Guangxi, 542800,China ） 【Abstract】By analyzing the theory of grid-connected wind farms,the paper presents using direct-driven permannet magnet synchronous generator to achieve grid-connerted wind power according to the problem in wind power grid-connected difficult.Direct drive permanent magnet synchronous generator than traditional way of constant speed constant frequency grid interconnection is more stable. 【Key words】Wind power generation；Parallel operation；Constant speed constant frequency；Variable speed constant frequency
并网的结构相对复杂， 大多采用多级齿轮箱双馈异步风力发电机组。
当自然风速使得风力发电机转子转速频率与电网频率相同时，风力发
电机同步运行；当风力发电机的转速小于或者大于电网频率时，风力
发电机异步运行，通过双向变频器实现发电机组转。 在异步运行程中，不仅有励磁损
0 引言
当今石化能源的日益匮乏， 社会的发展对能源的需求不断增加。 风能作为一种清洁可再生能源越来越受到世界各国的重视。 近年来风 力发电在国内外都得到了突飞猛进的发展。 但由于风能的随机性和不 稳定性，在其发展的过程中也出现很多问题，其中风力发电并网难最 为突出。 风电并网技术成为风力发电领域研究的重难点问题。 如何将 并网瞬时冲击电流降低到最小规范值，进一步保证并网后系统电压稳 定是当今研究的重点方向。 本文对并网技术问题进行相关研究，提出 并网运行方式并进行分析比较。
1 风力发电并网运行的分析
随着风力发电的快速发展，风电场的并网已成为必然的途径。 从 风电问世以来，风力发电经历了独立运行方式、恒速恒频运行方式、变 速恒频运行方式。 当今变速恒频发电系统已成为主流，但风力发电并 网仍是热点的研究话题。
不管是哪一种发电类型，并网总是以保证电力系统稳定性为基本 原则。 风力发电相比于火力发电和水力发电，由于其不稳定性需要更 精确的并网控制技术。 并网运行时，需满足：（1）电压幅值与电网侧电 压 幅 值 相 等 ；（2）频 率 与 电 网 侧 频 率 相 同 ；（3）电 压 相 角 差 为 零 ；(4) 电 压 波形及相位与电网侧的电压波形及相位保持一致。 这样保证了并网时 冲击电流理想值为零。 否则，若并网产生很大的瞬时冲击电流，不仅损 坏电力设备，更严重的是使电力系统发生震荡，威胁到电力系统稳定 性。
与电网频率保持一致。 电机转动频率、定、转子绕组电流频率的关系式
为：
f1=
pn 60
±f2
式中：f1 为定子电流频率，f2 为转子电流频率，n 为转子转速。 双馈
发电机既可以同步运行也可以异步运行，通 过 精 确 地 控 制 双 PWM 变
频器，可以实行“柔性并网”，大大提高并网的成功率。 一般双馈发电机
2 变速恒频双馈发电机并网
目前，并网型的变速恒频风力发电机组主要采用双馈发电机和永 磁同步发电机。
变速恒频双馈发电机的并网原理图如图 1 所示。 双馈发电机并网的工作原理为当风速变化时，发电机的转子励磁
回路由双 PWM 变频器控制转子励磁电流的频 率 ，转 子 转 速 与 励 磁 电
流频率合成定子电流频率。 调节励磁电流频率，使定子电流频率始终
耗，而且还要从电网吸收无功功率，所以需在并网侧安装无功补偿器。
图 1 变速恒频双馈发电机的并网原理图 3 直驱式永磁同步发电机并网
变速恒频永磁同步发电机并网原理图如图 2 所示。
图 2 变速恒频永磁同步发电机并网原理图 直驱式永磁同步发电机并网的原理为当风速改变时，发电机输出 不同频率的交流电，经过不可控整流电路将交流电变成直流电，再经 过 DC/DC 直流斩波让直流电压幅值保持压稳定。 以逆变器为核心，采 用 IGBT 作为开关器件构成全桥逆变电路， 将整流器输出的直流电逆 变成与电网侧电压相角、幅值、相位、频率相同的交流电。 逆变有时会 产生一定的电压谐波污染和冲 击 电 流 ，这 时 必 须 有 效 （下 转 第 92 页 ）
2013 年 第 7 期
ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
○本刊重稿○
科技信息
风力发电并网方式的研究
张伟亮 潘敏君 韦大耸 陈富玲 （贺州学院 机械与电子工程学院，广西 贺州 542800）
【摘 要】通过分析风力发电系统并网方式的原理， 针对风力发电并网难的问题，提出利用直驱式永磁同步发电机实现风力发电并网。 直 驱式永磁同步发电机并网比传统的恒速恒频并网方式更加稳定。
从大的方向看，风力发电系统并网分为恒速恒频风力发电机并网 和变速恒频风力发电机并网。 恒速恒频并网运行方式为风力发电机的 转子转速不受风速的影响，始终保持与电网频率相同的转速运行。 虽 然其结构简单、运行可靠，但是对风能的利用率不高，机械硬度高，而 且发电机输出的频率完全取决与转速，如控制不好，并网时会发生震 荡、失步，产生很大的冲击电流。 所以恒速恒频系统已逐渐退出人们的 视线。 随着电力电子技术的日益成熟，以变速恒频并网运行方式取而 代之。 变速恒频风力发电并网系统是发电机转速随着风速的变化而变 化，系统通过电力电子变化装置，使机组输出的电能频率控制在与电 网频率一致。 变速恒频并网方式减少了机组的机械应力，充分的利用 风能源，使发电效率大大提高；并网时通过精确合理地控制电力电子 变换器，使得并网更加稳定，降低系统因冲击电流过大使电网电压降 低从而破坏电力系统稳定性。