【正文】 同步發(fā)電機那么嚴格精確，不需要同步設備和整步操作，只要轉速接近同步轉速時就可并網(wǎng)。但異步發(fā)電機的并網(wǎng)也存在一些問題。例如直接并網(wǎng)時會產(chǎn)生過大的沖擊電流(約為異步發(fā)電機額定電流的4～7倍)，并使電網(wǎng)電壓瞬時下降。隨著風力發(fā)電機組電機容量的不斷增大，這種沖擊電流對發(fā)電機自身部件的安全以及對電網(wǎng)的影響也愈加嚴重。過大的沖擊電流，有可能使發(fā)電機與電網(wǎng)連接的主回路中自動開關斷開。而電網(wǎng)電壓的較大幅度下降；則可能會使低壓保護動作，從而導致異步發(fā)電機根本不能并網(wǎng)。另外，異步發(fā)電機還存在著本身不能輸出無功功率、需要無功補償、過高的系統(tǒng)電壓會造成發(fā)電機磁路飽和等問題。目前，國內外采用異步發(fā)電機的風力發(fā)電機組并網(wǎng)方式主要有以下幾種。(1)直接并網(wǎng)方式這種并網(wǎng)方法要求并網(wǎng)時發(fā)電機的相序與電網(wǎng)的相序相同，當風力機驅動的異步發(fā)電機轉速接近同步轉速(90%一100%)時即可完成自動并網(wǎng)，見圖(26)所示，自動并網(wǎng)的信號由測速裝置給出，然后通過自動空氣開關合閘完成并網(wǎng)過程。這種并網(wǎng)方式比同步發(fā)電機的準同步并網(wǎng)簡單，但并網(wǎng)瞬間存在三相短路現(xiàn)象，并網(wǎng)沖擊電流達到4～5倍額定電流，會引起電力系統(tǒng)電壓的瞬時下降。這種并網(wǎng)方式只適合用于發(fā)電機組容量較小或與大電網(wǎng)相并的場合。(2)準同期并網(wǎng)方式與同步發(fā)電機準同步并網(wǎng)方式相同，在轉速接近同步轉速時，先用電容勵磁，建立額定電壓，然后對已勵磁建立的發(fā)電機電壓和頻率進行調節(jié)和校正，使其與系統(tǒng)同步。當發(fā)電機的電壓、頻率、相位與系統(tǒng)一致時，將發(fā)電機投入電網(wǎng)運行，見圖(27)所示。采用這種方式，若按傳統(tǒng)的步驟經(jīng)整步到同步并網(wǎng)，則仍須要高精度的調速器和整步、同期設備，不僅要增加機組的造價，而且從整步達到準同步并網(wǎng)所花費的時間很長，這是我們所不希望的。該并網(wǎng)方式合閘瞬間盡管沖擊電流很小，但必須控制在最大允許的轉矩范圍內運行，以免造成網(wǎng)上飛車。(3)降壓并網(wǎng)方式降壓并網(wǎng)是在異步發(fā)電機和電網(wǎng)之間串接電阻或電抗器或者接入自禍變壓器，以便達到降低并網(wǎng)合閘瞬間沖擊電流幅值及電網(wǎng)電壓下降的幅度。因為電阻、電抗器等元件要消耗功率，在發(fā)電機進入穩(wěn)態(tài)運行后必須將其迅速切除。顯然這種并網(wǎng)方法的經(jīng)濟性較差。(4)晶閘管軟并網(wǎng)方式這種并網(wǎng)方式是在異步發(fā)電機定子與電網(wǎng)之間通過每相串入一只雙向晶閘管連接起來，來對發(fā)電機的輸入電壓進行調節(jié)。雙向晶閘管的兩端與并網(wǎng)自動開關K2的動合觸頭并聯(lián)，如圖29所示。接入雙向晶閘管的目的是將發(fā)電機并網(wǎng)瞬間的沖擊電流控制在允許的限度內。圖(29)示出軟并網(wǎng)裝置的原理。通過采集US和IS的幅值和相位，對晶閘管的導通角進行控制。具體的并網(wǎng)過程是:當風力發(fā)電機組接收到由控制系統(tǒng)微處理機發(fā)出的啟動命令后，先檢查發(fā)電機的相序與電網(wǎng)的相序是否一致，若相序正確，則發(fā)出松閘命令，風力發(fā)電機組開始啟動；當發(fā)電機轉速接近同步轉速時(約為99 %100%同步轉速)，雙向晶閘管的控制角同時由180度到0度逐漸同步打開，與此同時，雙向晶閘管的導通角則同時由0度到180度逐漸增大，此時并網(wǎng)自動開關K2未動作，動合觸點未閉合，異步發(fā)電機即通過晶閘管平穩(wěn)地并入電網(wǎng)，隨著發(fā)電機轉速的繼續(xù)升高，電機的轉差率趨于零，當轉差率為零時，雙向晶閘管已全部導通，并網(wǎng)自動開關K2動作，短接雙向晶閘管，異步發(fā)電機的輸出電流將不再經(jīng)雙向晶閘管，而是通過已閉合的自動開關K2流入電網(wǎng)。在發(fā)電機并網(wǎng)后，應立即在發(fā)電機端并入補償電容，將發(fā)電機的功率因數(shù)(cos }p)。由于風速變化的隨機性，在達到額定功率前，發(fā)電機的輸出功率大小是隨機變化的，因此對補償電容的投入與切除也需要進行控制，一般是在控制系統(tǒng)中設有幾組容量不同的補償電容，根據(jù)輸出無功功率的變化，控制補償電容的分段投入或切除。這種并網(wǎng)方法的特點是通過控制晶閘管的導通角，來連續(xù)調節(jié)加在負載上的電壓波形，進而改變負載電壓的有效值。目前，采用晶閘管軟切入裝置((SOFT CUTIN)已成為大型異步風力發(fā)電機組中不可缺少的組成部分，用于限制發(fā)電機并網(wǎng)以及大小電機切換時的瞬態(tài)沖擊電流，以免對電網(wǎng)造成過大的沖擊。晶閘管軟并網(wǎng)技術雖然是目前一種較為先進的并網(wǎng)方法，但它也對晶閘管器件以及與之相關的晶閘管觸發(fā)電路提出了嚴格的要求，即晶閘管器件的特性要一致、穩(wěn)定以及觸發(fā)電路可靠，只有發(fā)電機主回路中的每相的雙向晶閘管特性一致，并且控制極觸發(fā)電壓、觸發(fā)電流一致，全開通后壓降相同，才能保證可控硅導通角在0度到180度范圍內同步逐漸增大，才能保證發(fā)電機三相電流平衡，否則會對發(fā)電機不利。適合交流勵磁雙饋風力發(fā)電機組的并網(wǎng)技術目前，適合交流勵磁雙饋風力發(fā)電機組的并網(wǎng)方式主要是基于定子磁鏈定向矢量控制的準同期并網(wǎng)控制技術，包括空載并網(wǎng)方式，獨立負載并網(wǎng)方式，以及孤島并網(wǎng)方式。另外，對于垂直軸型的雙饋機組，由于不能自動起動，所以必須采用“電動式”并網(wǎng)方式。下面對各種并網(wǎng)方式的實現(xiàn)原理分別給予了簡要介紹。(1)空載并網(wǎng)技術所謂空載并網(wǎng)就是并網(wǎng)前雙饋發(fā)電機空載，定子電流為零，提取電網(wǎng)的電壓信息(幅值、頻率、相位)作為依據(jù)提供給雙饋發(fā)電機的控制系統(tǒng)，通過引入定子磁鏈定向技術對發(fā)電機的輸出電壓進行調節(jié)，使建立的雙饋發(fā)電機定子空載電壓與電網(wǎng)電壓的頻率、相位和幅值一致。當滿足并網(wǎng)條件時進行并網(wǎng)操作，并網(wǎng)成功后控制策略從并網(wǎng)控制切換到發(fā)電控制。如圖(210)所示。（2)獨立負載并網(wǎng)技術獨立負載并網(wǎng)技術的基本思路為:并網(wǎng)前雙饋電機帶負載運行(如電阻性負載)，根據(jù)電網(wǎng)信息和定子電壓、電流對雙饋電機和負載的值進行控制，在滿足并網(wǎng)條件時進行并網(wǎng)。獨立負載并網(wǎng)方式的特點是并網(wǎng)前雙饋電機已經(jīng)帶有獨立負載，定子有電流，因此并網(wǎng)控制所需要的信息不僅取自于電網(wǎng)側，同時還取自于雙饋電機定子側。負載并網(wǎng)方式發(fā)電機具有一定的能量調節(jié)作用，可與風力機配合實現(xiàn)轉速的控制，降低了對風力機調速能力的要求，但控制較為復雜。(3)孤島并網(wǎng)方式孤島并網(wǎng)控制方案可分為3個階段。第一階段為勵磁階段，見圖(212)所示，從電網(wǎng)側引入一路預充電回路接交—直—交變流器的直流側。預充電回路由開關K預充電變壓器和直流充電器構成。當風機轉速達到一定轉速要求后，K1閉合，直流充電器通過預充電變壓器給交—直—交變流器的直流側充電。充電結束后，電機側變流器開始工作，供給雙饋電機轉子側勵磁電流。此時，控制雙饋電機定子側電壓逐漸上升，直至輸出電壓達到額定值，勵磁階段結束。第二階段為孤島運行階段。首先將Kl斷開，然后啟動網(wǎng)側變流器，使之開始升壓運行，將直流側升壓到所需值。此時，能量在網(wǎng)側變流器，電機側變流器以及雙饋電機之間流動，它們共同組成一個孤島運行方式。第三階段為并網(wǎng)階段。在孤島運行階段，定子側電壓的幅值、頻率和相位都與電網(wǎng)側相同。此時閉合開關K