过零触发是在设定的周期内，逐步改变晶闸管的导通周波数，最后达到全部导通，使
发电机平稳并入电网，因而不产生谐波干扰。通过晶闸管软并网法将风力驱动的异步发电机
并入电网是目前国内外中型及大型风力发电机组中普遍采用的，中国引进和自行开发研制
生产的

250、300、600kw 的并网型异步风力发电机组，都是采用这种并网技术。 

　　

2.大容量电机向小容量电机的切换 

　　当双速异步发电机在高输出功率（即大容量电机）运行时，若输出功率在一定时间内
（例如

5min）平均下降到小容量电机额定容量的 50%以下时，通过计算机控制系统，双速

异步发电机将自动由大容量电机切换到小容量电机（即低输出功率）运行，必须注意的是
当大容量电机切出，小容量电机切入时，虽然由于风速的降低，风力机的转速已逐渐减慢
但因小容量电机的同步转速较大容量电机的同步转速低，被异步发电机将处于超同步转速
状态下，小容量电机在切入（并网）时所限定的电流值应小于小容量电机在最大转矩下相
对应的电流值，否则异步发电机会发生超速，导致超速保护动作而不能切入。

 

　　三、风力机驱动滑差可调的绕线式异步发电机与电网并联运行

 

　　

1.基本工作原理 

　　现代风电场中应用最多的并网运行的风力发电机是异步发电机。异步发电机在输出额定
功率时的滑差率数值是恒定的，约在

2%—5%之间。众所周知，风力机自流动的空气中吸收

的风能是随风速的起伏而不停地变化，风力发电机组的设计都是在风力发电机输出额定功
率时使风力机的风能利用系数处于最高数值区内。当来流风速超过额定风速时，为了维持发
电机的输出功率不超过额定值，必须通过风轮叶片失速效应或是调节风力机叶片的桨距来
限制风力机自流动空气中吸收的风能，以达到限制风力机的出力，这样风力发电机组将在
不同的风速下维持不变的同一转速。

 

　　

2.滑差可调的异步发电机的结构 

　　滑差可调异步发电机从结构上讲与串电阻调速的绕线式异步电动机相似，其整个结构
包括绕线式转子的异步电机、绕线转子外接电阻、由电力电子器件组成的转子电流控制器及
转速和功率控制单元，图

1 表示滑差可调异步发电机的结构布置原理。 

　　图

1 表明由电流互感器测量出的转子电流值与以外部控制单元给定的电流基准值比较

后计算得出转子回路的电阻值，并通过电力电子器件

IGBT（绝缘栅极双极型晶体管）的导

通和关断来进行调整；而

IGBT 的导通与关断则由 PWM（脉冲宽度调制器）来控制。因为

由这些电力电子器件组成的控制单元其作用是控制转子电流的大小，故称为转子电流控制
器。此转子电流控制器可调节转子回路的电阻值使其在最小值（只有转子绕组自身电阻）与
最大值（转子绕组自身电阻与外接电阻之和）之间变化、使发电机的滑差率能在

0.6%一

10%之间连续变化，维持转子电流为额定值，从而达到维持发电机输出的电功率为额定值。

 

　　

3.滑差可调的异步发电机的功率调节 

　　在采用变桨距风力机的风力发电系统中，由于桨距调节有滞后时间，特别在惯量大的
风力机中，滞后现象更为突出，在阵风或风速变化频繁时，会导致桨距大幅度频繁调节，
发电机输出功率也将大幅度变动。对电网造成不良影响；因此单纯靠变桨距来调节风力机的
功率输出，并不能实现发电机输出功率的稳定性，利用具有转子电流控制器的滑差可调异
步电机与变桨距风力机配合，共同完成发电机输出功率的调节，则能实现发电机电功率的
稳定输出。具有转子电流控制器的滑差可调异步发电机与变桨距风力机配合时的控制原理如
图

2 所示。 

　　（

1）图 2 中 S 代表机组启动并网前的控制方式，属于转速反馈控制。当风速达到启动

风速时，风力机开始启动，随着转速的升高，风力机的叶片节距角连续变化，使发电机的
转速上升到给定转速值，继之发电机并入电网。