风电机组拓扑结构.doc

文档介绍：: .
并网风力发电机组的基本类型及其变流器的基本拓
扑

（1）恒速系统
笼型/绕线型转子异步风力发电机系统
SCIG鼠笼式感应（异步）发电机
WRIG:绕线式感应（异步）发电机
(2) 半变速系统
双馈型风力发电机系统(有齿轮箱)
DFIG双馈感应发电机
CROWBAR转子侧保护电路
(3) 全变速系统
电励磁/永磁同步直驱型风力发电机系统(无齿轮箱)
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PMSG永磁同步发电机
优缺点比较
风电机组的主要类型： 直驱型风力发电机组， 半直驱型风力发电机组， 双馈型风力发电 机组、笼型/绕线式异步风力发电机组。
各种类型发电机的对比
（1 ）笼型异步发电机成本低、可靠性高，在定速和变速全功率变换风力发电系统中将继续
扮演重要角色；
（2） 双馈异步发电机系统具有最高的性价比，特别适合于变速恒频风力发电将在未来数年
内继续成为风电市场上的主流产品；
（3） 直驱型同步风力发电机及其变流技术发展迅速，利用新技术有望大幅度减小低速发电 机的体积和重量。
（a）采用笼型异步电机（SCIG作为发电机，A型风力发电机的转速变化范围通常较小 （1〜
2%）,是定速风力发电机。（b）为采用绕线式异步电机（ WRIG）的转差控制型风力发电机， 其调节范围较小通常在 5~10%，并且不具有无功功率控制和电压控制的能力。 （c）为采用双
馈电机（DFIG）作为发电机的双馈型风力发电机， 突出优点是变流器容量较小 （通常为25〜
40%）,既能满足风力机调速范围的要求又降低了变流器的容量，具有较强的价格优势，并 且在采用适当的控制策略后它也能够满足电网对风力发电机的要求， 如有功功率一一频率控
制和无功功率一一电压控制等。 （d）采用全功率变流器实现风力发电机的全范围调速， 所采
用的发电机可以为永磁同步发电机或绕线式同步发电机等， 这一类型的风力发电机需要变流
器容量较大（约为120%的额定容量），但这一类型的风力发电机可以实现发电机与电网的完 全解耦，从而较容易满足电网的要求。另外， D型风力发电机具有可以节约齿轮箱的优势，
如同步直驱型完全不需要齿轮箱。相对于 A型风力发电机而言，B型、C型和D型风力发电
机均属于变速风力发电机。与定速风力发电机相比，变速风力发电机主要优点： 1）具有较
高的性价比，并且能够降低变桨距机构的控制要求， 在变速情况下，变桨距机构通常是用于
在高风速时限制风力机的最大风能捕获； 2）变速风力发电机具有较小的机械应力，并且能
够利用机械惯性对阵风进行储能； 3）能够对塔影效应引起转矩和功率的低频脉动进行动态
补偿；4）能够提高系统的效率和发电量，即变速风力发电系统能够使其转速随着风速改变 而改变，从而实施最大风能捕获（ MPPT控制；5）能够减