张广明， 吴煜琪， 梅 磊， 季文娟

(南京工业大学自动化与电气工程学院，江苏南京 211816)

0 引言

并网运行的风力发电机组要求发电机的输出频率必须与电网频率一致，为了将随机性很强的风能转换为频率恒定的交流电，目前国内外有两种基本的方法，即恒速恒频系统(CSCF)和变速恒频系统(VSCF)。随着风力发电设备单机容量的增大及电力电子技术的发展，变速恒频技术以显著的优势成为国内外主要采用的控制方式［1］。

1 变速恒频风力发电技术的优势

变速恒频技术是指在风力发电过程中，风力机的转速随风速的变化而变化，并通过一系列控制方式来获得恒定的电能。文献［2-3］介绍了风力机功率主要受三个因素的影响:风速V、桨叶节距角β和叶尖速比λ。风力机的机械功率Pm为

式中:ρ——空气密度;

R——风力机风轮半径;

ωr——风轮角速度。

从式(1)和式(3)中可看出，风能的利用系数CP与叶尖转速比λ和桨叶节距角β有关，当桨叶节距角β一定时，CP只由叶尖转速比λ来决定。风力机只有一个最大的风能利用系数Cpmax，此时对应最佳叶尖速比λopt。在恒速恒频技术中，风力机的转速不随风速的变化而变化，Cp往往会偏离最大值，因此风力机就运行在低效状态。

变速恒频技术可以在不同风速下运行于不同转速，进而实现追求风能最大转换效率，正好弥补了恒速恒频风力发电机总是处于低效状态的缺陷，这是该类型风力发电机最主要的优点。此外，变速运行还有如下优点［4-5］:

(1)减少了由于阵风冲击而对风力机组造成的机械应力。……