定速风电机组的仿真 组员：江天天 赵正 严亚俊 一、简介 基于普通感应发电机的定速风电机组，一般由风轮、轴系（包括低速轴 LS、高速轴 HS 和齿轮箱组成）、感应发电机组等组成，如图 1 所示
发电机转子通过轴系与风电机组风轮连接，而发电机定子回路与电网用交流线路连接
这种类型的风电机组一旦起动，其风轮转速是不变的（取决于电网的系统频率），与风速无关
在电力系统正常运行的情况下，风轮转速随感应发电机的滑差变化
风电机组在额定功率运行状态下，发电机滑差的变化范围为 1%~2%，因此正常运行时风轮转速仅在很小范围内变化
电网并联电容器组风 风轮轴系LSHS升压变压器感应发电机 图 1：基于普通感应发电机的定速风电机组 二、工作原理： 风电机组通过三叶片风轮将风能转换成机械能，风能输出的机械功率为： 注释：：空气密度； ：通过风力机叶片的风速； ：叶尖速比； ：叶片浆距角； ：叶片旋转半径； ：叶片旋转角速度； ：叶片扫风面积； ：功率系数（与叶尖速比以及叶片浆距角有关）
根据不同的、取值，可得到的曲线如图 2 所示，从图中可以看出，对应某一确定的浆距角，有一极大值存在，也就是说，当风力机运行时不能保证在所有的风速下都能够产生最大的功率输出
的理论最大值为0
593，这就是著名的Betz 极限
图2：关系曲线 图 3：风电机组功率特性 定速风电机组的风轮从风中获取机械能，然后通过齿轮轴系传递给感应发电机，感应发电机再把机械能转换成电能，输送到电网中
感应发电机向电网提供有功功率，同时从电网吸收无功功率用来励磁
因为这种类型的感应发电机无法控制无功功率，所以利用无功补偿器来改善风电机组的功率因数，降低机组从电网中吸 收的总 的无 功功率
现 代 定速风电机组的风轮转速为15~ 20r/min，发电机转子的同步转速与电网频率对应
定速风电机组可以采用定浆距控制，也可以采用叶
