10kW以上的風(fēng)力發(fā)電機組采用并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機組，并網(wǎng)型風(fēng)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(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速保持恒定，不隨風(fēng)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(yīng)用。它的缺點是對風(fēng)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(fēng)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(fēng)能轉(zhuǎn)換為機械能，通過變速齒輪帶動異步發(fā)電機轉(zhuǎn)動。當轉(zhuǎn)速略大于同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率s和轉(zhuǎn)矩te變負，電動機處于發(fā)電狀態(tài)。當風(fēng)速變化時，利用調(diào)向機構(gòu)來控制轉(zhuǎn)速。

凋向機構(gòu)的作用是調(diào)整風(fēng)力機的風(fēng)輪葉片旋轉(zhuǎn)平面與空氣流動方向的相對位置。當風(fēng)輪葉片旋轉(zhuǎn)平面迎對空氣流動的方向，即兩者相互垂直時，風(fēng)力機獲得的風(fēng)能最大，風(fēng)輪葉片轉(zhuǎn)速最大，風(fēng)力發(fā)電機的輸出功率最大。在中小型風(fēng)電場中，采用伺服電動機驅(qū)動齒輪傳動裝置來完成調(diào)向，而伺服電動機的轉(zhuǎn)動信號來自風(fēng)信標。風(fēng)信標給出正負信號，伺服電動機便正反轉(zhuǎn)，所以調(diào)向機構(gòu)可以兩個方向調(diào)向。由于風(fēng)速不斷變化，需要不問斷地調(diào)向，調(diào)向機構(gòu)多次反復(fù)動作，極容易疲勞損壞。再者，當大風(fēng)速時，仍要保持恒速，風(fēng)力機需要承受大的機械應(yīng)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(fēng)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(fēng)速變化較小時，與恒速恒頻方式一樣，通過調(diào)向機構(gòu)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。當強風(fēng)來到時，通過傾角控制器調(diào)節(jié)風(fēng)輪葉片的傾角達到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的目的。在低風(fēng)速時利用調(diào)向機構(gòu)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，在高風(fēng)速時利用傾角控制器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，兩個轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置交替應(yīng)用，相對來說，減少了調(diào)向機構(gòu)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(fēng)力機的轉(zhuǎn)速有關(guān)，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(guān)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(fēng)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(cè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速高于同步速時，轉(zhuǎn)差率s《0，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速低于同步速時，轉(zhuǎn)差率s》0，轉(zhuǎn)差功率由電網(wǎng)經(jīng)交—直—交變頻器送往轉(zhuǎn)子，電網(wǎng)得到的功率為定子功率與轉(zhuǎn)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(yīng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中都有應(yīng)用。