1.3.1 恒速恒频风力发电系统

恒速恒频风力发电系统中的发电机为笼型转子异步发电机（SCIG），该发电机因其结构简单、效率高和维护要求低，在早期的1MW及以下功率等级的风力发电系统中获得了一定的应用。笼型转子异步发电机通过软启动器和电容器组直接连接在电网上，电容器组可降低无功补偿要求，如图1.3所示，但发电机和风轮机转子通过一个齿轮箱连接，因为风轮转子转速和发电机转速范围是不同的。软启动器有效地减小了由峰值电流引起的峰值转矩，从而降低了齿轮箱的负荷。当并网完成后，软启动器通过一个接触器短路。对定速风轮进行某些设计可以在某一特定风速下获得最佳效率。为了增加发电量、提高风轮的效率，有些定速风轮中的发电机有两套绕组：一套绕组运行在低风速下（发电机极数通常为8），另一套绕组运行在中高风速下（发电机极数通常为4～6）。

定速风轮的优点是结构简单、健壮性好、可靠性好和技术成熟，电气组件的成本较低；缺点是必须从电网吸收滞后的无功功率，存在机械应力，以及电能质量不好控制。风速的波动会引起机械转矩的波动，进而引起电网中电功率的波动。对于弱电网而言，功率波动会导致较大电压波动，增大线路损耗。

图1.3 笼型转子异步风力发电系统