10kW以上的風力發(fā)電機組采用并網(wǎng)型風力發(fā)電機組，并網(wǎng)型風力發(fā)電機組的運行方式有兩種：恒速恒頻方式和變速恒頻方式。

1、恒速恒頻方式

恒速恒頻方式的特點是風力發(fā)電機組的轉速保持恒定，不隨風速的大小而變化，輸出恒幅恒頻的交流電。由于有簡單可靠的優(yōu)點，恒速恒頻方式在早期得到廣泛的應用。它的缺點是對風力的利用不充分，只有在一定的葉尖速比的情況下，才能得到最高的風能利用率。

恒速恒頻發(fā)電系統(tǒng)的原理框圖如圖2所示。葉片將風能轉換為機械能，通過變速齒輪帶動異步發(fā)電機轉動。當轉速略大于同步轉速，轉差率s和轉矩te變負，電動機處于發(fā)電狀態(tài)。當風速變化時，利用調(diào)向機構來控制轉速。

凋向機構的作用是調(diào)整風力機的風輪葉片旋轉平面與空氣流動方向的相對位置。當風輪葉片旋轉平面迎對空氣流動的方向，即兩者相互垂直時，風力機獲得的風能最大，風輪葉片轉速最大，風力發(fā)電機的輸出功率最大。在中小型風電場中，采用伺服電動機驅動齒輪傳動裝置來完成調(diào)向，而伺服電動機的轉動信號來自風信標。風信標給出正負信號，伺服電動機便正反轉，所以調(diào)向機構可以兩個方向調(diào)向。由于風速不斷變化，需要不問斷地調(diào)向，調(diào)向機構多次反復動作，極容易疲勞損壞。再者，當大風速時，仍要保持恒速，風力機需要承受大的機械應力，要求具有高強度。恒速恒頻發(fā)電系統(tǒng)適用于1000千瓦以下的中小型風電場。

2、變速恒頻方式

與恒速恒頻方式不同，變速恒頻方式是采用同步發(fā)電機或雙饋發(fā)電機（也叫繞線異步發(fā)電機），當風速變化較小時，與恒速恒頻方式一樣，通過調(diào)向機構調(diào)節(jié)轉速。當強風來到時，通過傾角控制器調(diào)節(jié)風輪葉片的傾角達到調(diào)節(jié)轉速的目的。在低風速時利用調(diào)向機構調(diào)節(jié)轉速，在高風速時利用傾角控制器調(diào)節(jié)轉速，兩個轉速調(diào)節(jié)裝置交替應用，相對來說，減少了調(diào)向機構和傾角控制器使用次數(shù)，動作次數(shù)的減少也就是延長了使用壽命。

發(fā)電機輸出的交流電經(jīng)過交一直一交變頻器，得到50Hz、220V的交流電并入電網(wǎng)。根據(jù)并人電網(wǎng)的方式的不同，變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)又分為采用同步發(fā)電機的直接在線發(fā)電系統(tǒng)和采用雙饋發(fā)電機的雙饋發(fā)電系統(tǒng)。兩者的原理框圖分別表示在圖3和圖4中。

在圖3中，同步發(fā)電機輸出的交流電，其幅值和頻率與風力機的轉速有關，經(jīng)IGBT單象限電壓源型交—直—交變頻器變換成與電網(wǎng)同幅、同頻的交流電，與電網(wǎng)并網(wǎng)。其中，交—直變換可以采用不可控橋式整流器，后接多級Boost電路交錯并聯(lián)以求得功率傳輸能力，并降低開關頻率。同步發(fā)電機的直接在線發(fā)電系統(tǒng)的最大優(yōu)點是風力機與發(fā)電機直接耦合，省去了齒輪變速箱，降低了運行噪聲，提高了系統(tǒng)可靠性。若將不可控橋式整流器用PWM整流器代替，可以避免不可控橋式整流器存在的整流器輸出側電流嚴重畸變現(xiàn)象，得到恒定的直流輸出。此時，可以采用Boost型PWM整流器，具有整流和升壓雙重功能。

在圖4中，雙饋發(fā)電機（線繞異步發(fā)電機）的定子直接與電網(wǎng)相連，而轉子經(jīng)IGBT四象限電壓源型交—直—交變頻器與電網(wǎng)相連。當轉速高于同步速時，轉差率s《0，轉差功率由交—直—交變頻器流出，與定子送往電網(wǎng)的功率相加，即送往電網(wǎng)的總功率要大于定子功率。而當轉速低于同步速時，轉差率s》0，轉差功率由電網(wǎng)經(jīng)交—直—交變頻器送往轉子，電網(wǎng)得到的功率為定子功率與轉差功率之差，電網(wǎng)得到的功率要小于定子功率。

由此可見，交—直—交變頻器應具有雙向功率傳輸功能，必須是四象限雙PWM變頻器，即由兩套IGBT變換器組成。與采用同步發(fā)電機的直接在線發(fā)電系統(tǒng)不同，在交—直—交變頻器中只流過轉差功率，可以選用小容量的變頻器，通常選取其容量為發(fā)電機總功率的25%（相對于轉速變化范圍為土33%）。這樣，降低了交—直—交變頻器投資。但是由于采用雙饋發(fā)電機，要比永磁發(fā)電機重，效率低。由于采用同步發(fā)電機的直接在線發(fā)電系統(tǒng)和采用雙饋發(fā)電機的雙饋發(fā)電系統(tǒng)有各自的優(yōu)缺點，在風力發(fā)電系統(tǒng)中都有應用。