傳統(tǒng)的風力發(fā)電機組多采用異步發(fā)電機，并網(wǎng)時對電網(wǎng)的沖擊較大。雙饋發(fā)電機可通過調節(jié)轉子勵磁電流實現(xiàn)軟并網(wǎng)，避免并網(wǎng)時發(fā)生的電流沖擊和過大的電壓波動。

    在圖3的勵磁控制系統(tǒng)中，并網(wǎng)前用電壓傳感器分別檢測出電網(wǎng)和發(fā)電機電壓的頻率、幅值、相位和相序，通過雙向變流器調節(jié)轉子勵磁電流，使發(fā)電機輸出電壓與電網(wǎng)相應電壓頻率、幅值及相位一致，滿足并網(wǎng)條件時自動并網(wǎng)運行。由圖5看出，并網(wǎng)后定子電流有振蕩現(xiàn)象，這是由于在并網(wǎng)試驗中沒有采用有功和無功功率閉環(huán)控制造成的，采用閉環(huán)控制后，發(fā)電機的功角保持不變可解決電流震蕩問題。

    如圖5所示，并網(wǎng)前發(fā)電機電壓略高于電網(wǎng)電壓，并網(wǎng)后發(fā)電機電壓即為電網(wǎng)電壓。并網(wǎng)前發(fā)電機電流為輔助負載的電流，并網(wǎng)后的電流為饋入電網(wǎng)的電流。輔助負載用于并網(wǎng)前的發(fā)電機電壓和電流監(jiān)測，并網(wǎng)后將輔助負載切除。為了便于并網(wǎng)前后發(fā)電機定子繞組電壓電流的比較，并網(wǎng)試驗中采用了輔助負載檢測并網(wǎng)前定子繞組的電壓和電流，在實際VSCF系統(tǒng)中，不一定需要輔助負載，可檢測與比較電網(wǎng)和發(fā)電機的端電壓以確定是否滿足并網(wǎng)條件。

4.4  三態(tài)轉換控制
        在亞同步速運行時，變流器向轉子繞組饋入交流勵磁電流，同步速運行時變流器向轉子繞組饋入直流電，而超同步速運行時轉子繞組輸出交流電通過變流器饋入電網(wǎng)。亞同步、同步和超同步三種不同運行狀態(tài)的動態(tài)轉換是變速恒頻雙饋風力發(fā)電機勵磁控制的一項關鍵技術。

        由于風速變化的不穩(wěn)定性，風力發(fā)電機難以長時間穩(wěn)定運行在同步速。為了避免反復跨越同步點和在同步速附近小轉差區(qū)的控制難度，在實際變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)中，總是把穩(wěn)定運行工作點選在避開同步速附近小轉差區(qū)(|s|<0.05)以外的區(qū)間。自然，跨越同步點是難免的。

        跨越同步點的三種運行狀態(tài)的轉換可采用兩種不同的方法，一是采用“交-直-交”控制模式，二是采用“交-交”控制模式。“交-直-交”控制模式是隨著發(fā)電機轉速的增高逐漸降低轉子繞組電流的頻率，當轉速接近同步速時供給轉子繞組直流（此時轉子三相繞組為“兩并一串”的聯(lián)接方式而變流器以PWM方式控制不同橋臂的三個功率開關器件同時導通或關閉，輸出可控的直流勵磁電流）。當轉速超過同步速后，變流器停止直流供電，此時轉子繞組向變流器輸出轉差頻率的交流電。采用“交-直-交”控制模式的發(fā)電機跨越同步速時的轉子電流實測波形如圖6所示。“交-交”控制模式因省去了向轉子繞組供直流電的環(huán)節(jié)，控制稍微容易一些，但三種運行狀態(tài)轉換的平滑性稍差一些，其轉子電流試驗波形如圖7所示。

5  結論

    （1）跨越同步速是變速恒頻雙饋風力發(fā)電機勵磁控制關鍵技術之一，采用“交-直-交”或“交-交”控制模式，可實現(xiàn)亞同步、同步和超同步運行方式之間的轉換。

    （2）并網(wǎng)操作是變速恒頻雙饋風力發(fā)電機勵磁控制需要解決的另一關鍵技術?？刹捎貌煌牟⒕W(wǎng)方式（異步方式或同步方式），但需要解決并網(wǎng)過程中的電流沖擊和電壓波動問題。