传统双馈型机组在转速很低时，转子绕组的开口电压增大会导致变频器过压，因此，低风速段一般采用恒定转速运行，这使得在低风速段机组实现最佳能量捕获效率下降。另一方面，双馈发电机的定子一直与电网连接，励磁损耗恒定并没有相应随着转速降低，因此在低速区间运行时，双馈机组的效率与直驱全功率变频相比效率偏低。

 

　　因此，低风速区采用全功率型电气传动链，通过弱磁控制技术提高发电效率。从原理上讲，双馈机组在低风速时的变换方案有以下两种方式：

 

　　第一种全功率变频的感应发电机模式：将发电机转子三相在变频器处短接导通，发电机定彩与变频器的发电机机侧端导通。系统原理，如图3所示。

图3：转子短接，定子接变频器的低风工作模式

 

　　发电机转子三相短接形成闭合线圈后，定子由变频器励磁提供启动电流，在定子线留产生磁场。叶轮旋转，在定子上感生出三相交流电流到变频器的发电机机侧，通过变频器整流变成直流，再由变频器的电网相同频率的交流，送至电网。

 

　　另一种全功率变频的感应发电机模式：将发电机定子三相在变频器处短接导通：转子与变频器机侧相连的低风速工作模式。系统原理，如图4所示。

图4：定子短接，转子接变频器的低风工作模式

 

　　从转换接线和实际操作来看，这种低风工作变换模式较转子短接、定子接变频器变换方式更为简捷，更便于实施和控制。在进行低风工作模式切换时，双馈工作模式中转子与变频器的连接方式不变，在变频器的并网开关（或定子接触器）处加以短接即可。因双馈电发机的转子开路电压通常采用高电压设计，使得转子励磁比定子励磁具有更好的变频器电流容量优势。另外，这种双馈发电机变换模式还可以作“无风启机”之用，变换后就把双馈电机切换为感应电机模式。当定子三相短接后，转子由变频器提供励磁电流使叶轮旋转起来，当旋转到并网转速后，调节变频器励磁从而达到双馈机组在无风条件下启机、并网的目的，或判断机组故障。

 

　　发电机定子三相短接后，形成闭合线圈，先由转子通过变频器励磁提供启动电流，在转子线圈上产生磁场。叶轮旋转，在转子上感生出三相交流电流到变频器机侧，通过变频器整流变成直流，再由变频器的电网侧产生与电网相同频率的交流，送至电网。

 

　　当上述低风工作模式用于提高机组效率时，变频器均工作于“交一直一交”全功率变频方式。此时，变频器的工作原理与直驱机组相同，机组的工作方式和效率与直驱型机组类似，不再受最低并网转速限制。

 

　　当风速较高，机组功率较大时，切回到通常的双馈工作模式；运行机组工作于通常的双馈工作模式，在风速和机组功率低到一定程度后，通过控制系统再把双馈模式自动切换到全功率变频的低风工作模式。

 

　　总之，无论是从低风速全功率变频模式切换到高风速双馈模式，还是，高风速双馈模式切换到低风速全功率变频模式，均能根据外界风况条件在不停机的条件下实现两种工作模式之间自由切换。

 

 

　　从原理上讲，上面介绍的双馈机组低风工作模式，能够提高双馈机组在低风速下的发电效率，随着中国低风速地区风电开发，这项技术对提高低风型机组效率有着重要的意义，还可能对前期风电场双馈机组的升级改造起着关键性的作用。

 

　　这种双馈和全功率变频工作模式的自由切换是对传统双馈和直驱技术的优化整合，并且能够在不同风速条件下实现自动地模式切换。机组效率整体提升，避免了永磁直驱退磁的风险和双馈低风效率低的缺点。在低风速时，具有直驱机组的优势，将低功率工作点的效率提升到接近直驱的水平；在高功率工作点则运行在双馈模式下，具有双馈机组的优势，充分地将双馈和全功率两种成熟技术各自的优势进行有效的结合，从而实现发电系统在功率全范围工作点的综合效率最优。

 

　　但是，在进行低风速切换时，由于双馈机组是部分功率变频，变频器的功率较低，在低风工作状态时切换成了全功率变频，低风模式受到发电机、变频器最大功率的限制。当机组功率较大时，必须切回到双馈工作模式。

 

　　双馈部分功率变频技术难度较大，由于机组在低风状态和高风速状态可以在部分功率变频和全功率变频之间自由切换，这无疑又进一步增加了机组变频器和控制器的控制难度；增加了机组成本和故障点；在同等质量条件下，机组的可靠性有所降低；如果在机组运行过程中出现切换错误，或失败，可能会攘成大的事故，比如：变频器、发电机损坏，甚至机组烧毁事故等的发生，因此，在进行模式切换时，需主控、变桨、变桨系统协调一致，对切换过程中可能出现的故障，或事故需设置有足够的保护措施。

 

 

　　双馈技术已经在过去的十多年中成为不可争辩的主流技术，技术的成熟性、质量的稳定性和可靠性都有着很大的优势。上述改进措施将进一步提升传统双馈机组的优越性。在早期的双馈机组中，两种控制模式的相互转变，不仅增加了成本，控制复杂，技术难度大，而且，早期兴建风电场大都在年平均风速较高的地区，超低风速的风频不高，风能量分布由于风速和能量是三次方的关系，在全年风能量分布中，低于5m/s风速所占的能量比例较低，这种低风切换方式未必能显示出优越性，但是，随着技术的不断进步，机组技术升级和超低风地区风能资源开发的需要，通过改变双馈机组的低风工作模式，进一步提高机组效率，增加机组的发电量，对提高机组效率有着重要的意义。