现将以上三种发电机在风力发电系统的特点做以下比较：

   （1）成本、尺寸和重量。笼型异步发电机价格比双馈式异步发电机（绕线式转子）要便宜约25%。双馈式异步电机的换流器尺寸比直驱式同步发电机的小些，价格比直驱式发电机便宜。直驱式发电机更昂贵，以为体积大、重量重，还必须专门开发。但是，直驱式风力机不需要笨重的齿轮箱。

（2）与50/60Hz电网频率的匹配性。具有直接连接于电网的发电机（笼型异步发电机和双馈异步发电机）的风力机需要不同的齿轮箱以匹配不同的电网频率。这与用变换器能同时适应这两种电网频率的情况不同。

（3）叶片噪声。在良好设计的风力机中，叶片是噪声的主要来源。在变速风力机中，在低风速下转子速度很低二产生人耳听得见的噪声。这在恒速风力机是不会发生。风速较高时，来自叶尖的噪声被淹没在风吹过观察者旁边的障碍物时引起的噪声中了。然而对于设计部完善的风力机，机械共振也会产生其他噪声。

（4）能量获取。为了获取最大风能，转子速度须与风速成比例。因此变速风力机获取的能量比恒速风力机的要大。能量损耗部件主要是齿轮箱和电力电子变换器，它们影响的系统的效率。低速直驱式发电机比1000~1500r/min  标准异步电机的效率要低，这是因为直驱式发电机在很低的速度下需要产生更大的转矩。

（5）可靠性和维护。带电刷的同步发电机和双馈式异步发电机，需要定期检查和更换其电刷。永磁同步电机和笼型异步电机不存在这个问题。

众所周知，齿轮箱在很多领域得到广泛使用。但是，风力机中的齿轮箱在可靠性方面的应用和记录相当负面。

在恒速风力机中阵风会直接导致转矩变化，而在变速风力机中，阵风导致转速变化但不会导致转矩的变化。因此，恒速风力机遭受沉重的机械载荷而使可靠性降低，并增加维护工作。通常，复杂系统遭受的故障比简单系统的多。

（6）风能质量。3种发电机系统在额定风速附近所测得的风速序列及其产生的转速、桨距角和输出功率表明，变速风力机的功率输出比恒速风力机平稳得多（较少闪变），这是因为捕获风功率的快速变化被转子的惯量缓冲了。而恒速风力机功率输出会随风速的变化以及塔架的遮蔽而快速变化。

如果变频器的额定功率足够大变速风力机还能用于电网电压和频率的调节（受实际风速的限制），而恒速风力机不可能。

电力电子变换器产生谐波，可能需要增加滤波装置加以滤除。

（7）电网故障。在引起的电压跌落的电网故障情况下，3种概念的风力发电系统行为不同。在故障情况下，恒速风力机可能发出大的故障电流，必须启动自动保护系统。但当电压恢复时，它们需要大量的无功，从而阻碍电压跌落后的电压恢复。同时，电网故障和重新联网都将造成大量的转矩偏移，可能损害齿轮箱。

在电网故障发生时，双馈异步发电机转子电流迅速增加，若没有专门的保护系统，风力机应在数毫秒内与电网断开已保护变换器。在风电占很大比重的电网中，当其中所有风力机与电网断开时，将出现电网功率不平衡的问题（发出的功率在任何时刻等于消耗的功率），而功率平衡是电力系统进行自调整的基本要求。在故障清除后，常规发电厂电压恢复后，风力机就可以重新并网。

在故障发生时，全部功率都通过变换流器的风力机可以维持与电网的连接。当出现电网电压跌落时，变换器可以限制电流到额定值，可以在降低了的电压下继续向电网输送有功与无功功率。因此，在出现电网故障的情况下，这些风力机可以帮助传统的发电站重建电压。

电力电子技术在风电转换系统中的应用

现代风电转换系统的发展过程中，电力电子变换器应用具有里程碑的意义。到20时间80年代末电力电子变换器应用于50kw等级的的风力发电机时，使风力发电系统技术有了突破性的进展。后来迅速发展起来的直驱式永磁同步发电机和双馈异步发电机与电力电子变换器结合，使风力机可以变速运行，风力发电机输出的有功和无功功率可调，极大改善了风力发电系统的运行和控制性能。在一定意义上可以说现代风电技术是建立在电力电子技术发展的基础上的，没有电力电子技术，风电发展不可能达到今天的水平，电力电子技术还将促进风力发电更好更经济地发展。在风力发电系统中电力电子有广泛的应用场景，下面列出风电转换系统中电力电子应用的主要领域。

（1）风力发电系统中的应用。①在笼型异步发电机系统中，需要用电力电子组成的软启动并网装置，实现风力发电机的平稳启动和并网；②在绕线式异步发电机系统中，主要是DFAG，需要用背靠背电压源变换器给转子绕组提供励磁，并调节电压和无功功率输出；③在直驱式发电系统（如永磁同步发电机系统）中。需要用背靠背电流货电压源变换器与电网相连接，为AC系统提供电压和无功支持。

 （2）风电输出系统中的应用。风电场建在风力资源丰富的地区，一般都远离城镇，线路输送能力也成为风力发电发展的一个制约因素。现在主要采用的是交流输电方式，但存在一些不足。高压直流输电（HVDC）和电压源高压直流（ＶＳＣ－ＨＶＤＣ），也生轻型直流输电（ＨＶＤＣＬｉｇｈｔ），以及ＦＡＣＴＳ设备在风电输出系统中都具有应用的潜力。

（３）风力机和风电场的控制系统中的应用。为满足电网运行规范要求，风力机实现低／高电压穿越（ＬＶＲＴ／ＨＶＲＴ）或故障穿越（ＦＲＴ），需要应用电力电子装置；在风电场，特别是在常规笼型异步发电机为主的风电场，往往需要用ＳＶＣ或ＳＴＡＴＣＯＭ来改善ＡＣ系统的电压和无功控制；随着电力系统风电比重的增加（比方说风电大于系统总容量的２０％），位平稳风电场的功率输出，需要有效的大的电能储存技术以获得可调度性。有希望大量储存电能的技术包括蓄电池、飞轮储能、超级大电容、压缩空气储能等，一般都需要电力电子与ＡＣ系统接口。目前最具成本效益的、能大量储能的抽水蓄能系统中，变速发电机／电动机抽水储能机组的启动、运行转换等也需要适当的电力电子技术。

（４）改善风电场电能质量。电力电子变换器连接在发电机和电网之间，它可以进行有功和无功的单独控制，保证在风速变化的情况下，也可以向电网输送高质量电能。风电场的动态无功补偿设备等可以维持ＰＣＣ点电压水平和功率因数。

通过引入电力电子器件，许多风力机系统得到了类似于常规电厂的性能。现代风力机具有快速响应电网运行需求的能力。但是风力机发出的实际功率取决于可获得的风速。在某些解决方案中，如基于全额定功率变换器的风力机，可以输送出无功功率而没有任何有功功率发出；这些风力机在电网出现故障后重建电网电网也可以起作用；即使可从风中获得更多的功率，但也有可能在较低的发电功率下运行（部分载荷运行方式），从而作文电力系统的转载备用容量；最后，某些系统在电网崩溃情况下能够以孤岛运行。