我们以某风电场为例:对于海上4.0 MW风力发电机组,采用发电机-变压器组接线,发电机发出的电能经过变压器升压后并入集电线路。风电场采用西门子SWT-4.0-130型4极鼠笼式异步发电机,风机出口箱变采用西门子生产的4500 kVA的油浸式三相变压器,型号:TDN-453A03U1H 99。发电机和变压器都是海上风电非常重要的电气设备。
发电机是风电机组中将机械能转化为电能的主要装置,它不仅直接影响到输出电能的品质和效率,而且也影响到整个风能转换系统的性能和结构。风能具有波动性,而电网要求稳定的并网电压和频率,风电机组通过机械和电气控制可以有效解决这问题,实现能量转换,向电网输出满足要求的电能。因此,选用适合风能转换、运行可靠、效率高、供电性能良好和便于控制的发电机是风力发电的重要组成部分,不同的控制方式,使用不同形式的发电机。
根据风电机组并网后的风轮转速,可以分为定速恒频发电机组和变速恒频发电机组两大类。目前,并网型风电机组常用的发电机有鼠笼式异步发电机、绕线式异步发电机及永磁同步发电机等。本章采用鼠笼式异步发电机为例。
虽然发电机种类繁多,但其基本结构是相似的。简单地说,发电机的工作原理是基于电磁感应定律和电磁力定律,即处于变化磁场中的导体产生感应电动势,进而产生感应电流。