Ø         双馈异步风力发电机的结构及其原理

双馈异步发电机实质上是一种绕线式转子电机，由于其定、转子都能向电网馈电，故简称双馈电机。双馈异步风力发电机也称作变速恒频发电系统（如图 2），其风力机可变速运行，运行速度能在一个较宽的范围内调节，使风力机的风能利用系数 Cp 得到优化,获得高的利用率，并实现发电机较平滑的电功率输出。

双馈异步发电机的定子结构与异步风力发电机相同，但转子中带有集电环和电刷，转子侧可加入交流励磁，既能输入电能也可输出电能。其定子绕组直接接入电网，转子绕组由一个频率、相位、幅值可调的 AC-AC 或 AC-DC-AC 变流器提供低频励磁电源， 实现恒频输出。 其风力发电系统工作原理见图2。 当转子绕组通过低频励磁电流时，转子中形成一个低频旋转磁场，该磁场的旋转速度 n2 与转子的机械转速 n1 叠加等于定子的同步转速 ne， 即 n1 ±n2 =ne， 在发电机定子绕组中感应出相应于同步转速的工频电压。当风速变化时，转速 n1 随之变化，在 n1 变化的同时， 相应改变转子励磁电流的频率和旋转磁场的速度 n2，以补偿转子机械转速 n1 的变化，从而达到变速恒频发电的目的。

Ø         双馈异步发电机的运行方式

根据双馈异步发电机转子转速的变化，双馈发电机三种运行方式：

1）亚同步运行状态：在此种状态下发电机本身旋转速度n< （通入50Hz交流电同步转速），由通入交流电流 的电流产生的旋转磁场转速 与转子的旋转转速方向相同，因此n+ = 。

2）超同步运行状态。： 此种状态n> ，改变通入转子绕组的频率为 的电流相序，侧其所产生的旋转磁场转速 的转向与转子的转向相反，因此有n- = 为了实现 的转向相反，在有亚同步运行转向超同步运行时，转子三相绕组必须能自动改变其相序；反之，也是一样。

3）同步运行状态：此种状态下 n= ，通入交流频率 =0，这表明通入转子绕组的电流的频率为0，也即是直流电流，此时与普通的发电机一样。

Ø         双馈异步发电机的特点

双馈式风力发电机组具有以下特点：

1.技术成熟、质量可靠。自工业化革命以来，齿轮传动已经成为技术最成熟、最主流的传动方式，广泛应用于航空、航天、船舶、汽车、钟表等工业和生活领域。风力发电机组工作环境恶劣，对机组可靠性要求很高。双馈机组采用的大功率大速比齿轮箱技术从20世纪90年代起已经开始应用，其在风电中的故障率已低于电气系统和发电机系统。叶轮+齿轮箱+发电机的传动链结构简单，各类载荷分配合理，整体质量可靠性高。

2.效率高、性价比优。该技术有效分配了机械传动系统和发电系统的参数配置，通过高速比齿轮箱提高电机转速，大幅提高发电机效率。同时该机型仅有占额定功率1/5～1/3的转差功率通过变流器，变流器的能量损失小。整机效率高、性价比优。

3.可维护性好。双馈式风力发电机组一般采用叶片+轮毂+齿轮箱+联轴器+发电机的传动结构，这种结构各主要部件相对独立，可以分别进行维护和维修。现场维修容易，时间响应及时。

4.电能质量好，低电压穿越能力强。双馈式风力发电机组采用双馈式感应电机和部分功率变流技术，发出的70%以上的电能通过定子输送到电网，产生的谐波小、电能质量好。同时，该技术具有功率因数可调、有功功率和无功功率控制方便，低电压穿越性能好等特点，可实现电网友好型接入。

Ø         双馈异步发电机的市场应用

双馈异步发电机通过控制励磁电流的幅值和相位，实现发电机有功和无功功率的独立调节，无需附加无功补偿设备。由于变流器供给的转差功率容量一般不超过发电机额定功率的 30%， 使变流器的成本及控制难度大大降低，故此类风力发电机适合用于大型变速恒频风电系统。