一、小水電的特點及發(fā)電方式

       在我國，小水電是指裝機容量在50MW及以下的水力發(fā)電站和地方小電網(wǎng)。由于小水電庫容容量較小，流量調(diào)節(jié)能力差，受季節(jié)性降雨及灌溉爭水影響，來水情況不穩(wěn)定，有著低水頭、低水速、水頭變化較大的特點。而水輪機在不同的水頭條件下對應(yīng)著不同的最優(yōu)轉(zhuǎn)速，水輪機要獲得良好的性能和較高的效率需運行在最優(yōu)轉(zhuǎn)速附近。因此，只有運行在基準水頭條件下，水輪機才能獲得較高的效率。小水電水頭變化較大，水輪機的最優(yōu)轉(zhuǎn)速也隨之變化。為了盡可能的提高發(fā)電效率，并保持固定的上網(wǎng)頻率，有調(diào)節(jié)水流的驅(qū)動力以適應(yīng)水輪機相對固定的轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)水輪機轉(zhuǎn)速以適應(yīng)不同流量的兩種調(diào)節(jié)思路。

第一種稱為定速恒頻發(fā)電，以普通異步機并網(wǎng)發(fā)電和同步機發(fā)電為代表。雖然這種定速恒頻發(fā)電方式對發(fā)電機組設(shè)備要求較低，但其需要額外的設(shè)備來調(diào)節(jié)水流量或者葉片的角度，不僅增加了可能的故障點，其機械控制較小的調(diào)節(jié)范圍也難以適應(yīng)小水電水頭變化大的特點，使得經(jīng)常不能運行在適宜的轉(zhuǎn)速區(qū)間，對水輪機葉片的機械強度和發(fā)電效率都有著很大的影響。

第二種為變速恒頻發(fā)電，其常見的形式有變極式發(fā)電系統(tǒng)、定子側(cè)帶頻器發(fā)電系統(tǒng)、交流勵磁雙饋發(fā)電發(fā)電、無刷雙頻發(fā)電系統(tǒng)，由于變速恒頻發(fā)電能夠更好地適應(yīng)小水電流量變化大的需求，成為今后小水電開發(fā)的主要方向。

二、無刷雙頻變速恒頻發(fā)電原理
無刷雙頻電機是在串級感應(yīng)電機基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型電機，其定子上有極對數(shù)不同且無電磁直接耦合的兩套繞組，分別為功率繞組和控制繞組。功率繞組直接接電網(wǎng)或負載，另一個控制繞組可以通過變頻器接電網(wǎng)側(cè)。無刷雙頻發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。