三、風力機驅動滑差可調的繞線式異步發電機與電網並聯運行
1.基本工作原理
現代風電場中應用最多的並網運行的風力發電機是異步發電機。異步發電機在輸出額定功率時的滑差率數值是恒定的，約在2%—5%之間。眾所周知，風力機自流動的空氣中吸收的風能是隨風速的起伏而不停地變化，風力發電機組的設計都是在風力發電機輸出額定功率時使風力機的風能利用係數處於最高數值區內。當來流風速超過額定風速時，為了維持發電機的輸出功率不超過額定值，必須通過風輪葉片失速效應或是調節風力機葉片的槳距來限製風力機自流動空氣中吸收的風能，以達到限製風力機的出力，這樣風力發電機組將在不同的風速下維持不變的同一轉速。
2.滑差可調的異步發電機的結構
滑差可調異步發電機從結構上講與串電阻調速的繞線式異步電動機相似，其整個結構包括繞線式轉子的異步電機、繞線轉子外接電阻、由電力電子器件組成的轉子電流控製器及轉速和功率控製單元，滑差可調異步發電機的結構布置原理。
電流互感器測量出的轉子電流值與以外部控製單元給定的電流基準值比較後計算得出轉子回路的電阻值，並通過電力電子器件IGBT（絕緣柵極雙極型晶體管）的導通和關斷來進行調整；而IGBT的導通與關斷則由PWM（脈衝寬度調製器）來控製。因為由這些電力電子器件組成的控製單元其作用是控製轉子電流的大小，故稱為轉子電流控製器。此轉子電流控製器可調節轉子回路的電阻值使其在最小值（隻有轉子繞組自身電阻）與最大值（轉子繞組自身電阻與外接電阻之和）之間變化、使發電機的滑差率能在0.6%一10%之間連續變化，維持轉子電流為額定值，從而達到維持發電機輸出的電功率為額定值。
3.滑差可調的異步發電機的功率調節
在采用變槳距風力機的風力發電係統中，由於槳距調節有滯後時間，特別在慣量大的風力機中，滯後現象更為突出，在陣風或風速變化頻繁時，會導致槳距大幅度頻繁調節，發電機輸出功率也將大幅度變動。對電網造成不良影響；因此單純靠變槳距來調節風力機的功率輸出，並不能實現發電機輸出功率的穩定性，利用具有轉子電流控製器的滑差可調異步電機與變槳距風力機配合，共同完成發電機輸出功率的調節，則能實現發電機電功率的穩定輸出。具有轉子電流控製器的滑差可調異步發電機與變槳距風力機配合時的控製原理。
（1）S代表機組啟動並網前的控製方式，屬於轉速反饋控製。當風速達到啟動風速時，風力機開始啟動，隨著轉速的升高，風力機的葉片節距角連續變化，使發電機的轉速上升到給定轉速值，繼之發電機並入電網。
電機的轉速上升到給定轉速位（同步轉速）。繼之發電機並入電網。
（2）R代表發電機並網後的控製方式，即功率控製方式。當發電機並入電網後，發電機的轉速由於受到電網頻率的牽製，轉速的變化表現在電機的滑差率上，風速較低時，發電機的滑差率較小，當風速低於額定風速時，通過轉速控製環節、功率控製環節及RCC控製環節將發電機的滑差調到最小，滑差率在1%（即發電機的轉速大於同步轉速1%），同時通過變槳距機構將葉片攻角調至零，並保持在零附近，以便最有效地吸收風能。
（3）當風速達到額定風速時，發電機的輸出功率達到額定值。
（4）當風速超過額定風速時，如果風速持續增加，風力機吸收的風能不斷增大，風力機軸上的機械功率輸出大於發電機輸出的電功率，則發電機的轉速上升，反饋到轉速控製環節後，轉速控製輸出將使變槳距機構動作，改變風力機葉片攻角，以保讓發電機為額定輸出功率不變，維持發電機在額定功率下運行。
總之，隨著經濟的不斷發展，大型風力發電機組的投入運行，大規模風力發電場的建設越來越快，風電事業正逐步向產業化邁進。在一些地方，風力發電已經在電網中占了相當的比重，它的運行狀況直接關係到整個電網的安全性和可靠性。為了更加安全、充分的利用風力資源，迫切需要深入研究大規模風電場並網運行的相關技術問題，是保證大規模風電場後電力係統仍然可以正常穩定運行的重要前提。