同步发电机在运行中既能输出有功功率，又能提供无功功率，且频率稳定，电能质量高。但是，在风力发电机上使用同步发电机并不理想，这是由于风能的大小随机变化、机组的调速性能很难达到同步发电机所要求的精度，且并网后若不进行有效的控制，常会发生无功振荡或失步等问题。

由风力机驱动的同步发电机与电网并联运行电路，如图3-3所示。除风力机、增速器外，电气系统包括同步发电机、励磁调节器及断路器等，发电机通过断路器与电网相连。同步发电机主要采用准同步并网方式，早期的风力发电机组也有使用自同步并网的。

1.准同步并网

同步发电机与电网并联合闸前，为了避免电流冲击和转轴受到突然的转矩，需要满足以下并联条件：①风力发电机的端电压大小等于电网的电压。②风力发电机的频率等于电网频率。③并联合闸的瞬间，风力发电机与电网的回路电动势为零。④风力发电机的相序与电网的相序相同。

图3-3 风力机驱动的同步发电机与电网并联电路(www.daowen.com)

风力发电机组的起动和并网过程如下：当发电机被风力机带到接近同步速时，励磁调节器动作，向发电机供给励磁，并调节励磁电流使发电机的端电压接近于电网电压。当风力发电机被加速到接近同步速时，发电机的端电压将与电网电压基本相同。频率之间的很小差别将使发电机的端电压和电网电压之间的相位差在0°～360°范围内缓慢地变化，检测出断路器两侧的电位差，当其为零或差值极小时使断路器合闸并网。合闸后在自整步作用下，当转子转速接近同步转速，就可以使发电机牵入同步，此时发电机与电网频率完全相同。

这种同步并网方式可使并网时的瞬态电流减至最小，从而使风力发电机组和电网受到的冲击也最小。但是，若并网时刻控制不当，则有可能产生较大的冲击电流，甚至并网失败。为此，必须选用高精度的调速器。因此，同步发电机通常只用于大型风电机组。

2.自同步并网

就是待转速升高到接近于同步速时，将未加励磁的同步发电机投入电网，延时1～3s后再加上励磁，发电机被自行牵入同步运行。从发电机投入电网到加上励磁的自同步过程都自动执行，此时发电机处于异步运行状态。由于待并网的同步发电机不加励磁，也就不存在对电压及相位进行调节和校准的整步问题，只需要对机组的转速进行调节即可。同步发电机不加励磁，这就从根本上消除了可能引起设备严重故障的非同步合闸的可能性。在一般情况下，自同步时的转矩不会超过发电机出口三相短路时的转矩。但是，自同步并网时，系统电压会出现短时间较大幅度的下降，这是它的最大特点。因此，这种并网方式仅适用于电网容量比发电机容量大得很多的电力系统。