用于控制现代风力涡轮机的电流传感器

发电机和电网耦合

典型“丹麦概念”描述了一种风力涡轮机，这种风力涡轮机包括一个具有三片转子叶片的失速控制转子、一个变速箱、一台配有鼠笼式转子的极切换异步发电机和一个直接主网耦合器。直接电网耦合器产生一个在超同步滑动区域具有几近恒定运行速度的“恒速”系统。转子速度可以通过滑动控制在一个狭窄的范围内调节，或是通过切换发电机的极性在一个较宽的范围内调节。变速箱使转子旋转与发电机速度相适应。设备需要电网提供动力来逐步产生旋转磁场。为了对在发电机与电网耦合时所产生的浪涌电流进行限制，在启动过程中在发电机和电网之间采用软启动器。这种直接电网耦合方法由于某些技术缺陷而不再用于大型风力涡轮机（如通过用于功率调整的切换动作在电网连接处的补偿过程）。

双馈感应发电机

现在大多数的风力涡轮机都使用一种经过修正的“丹麦概念”，在这种概念中，一台双馈异步机器作为发电机。



图5：双馈异步发电机电路图

定子的频率和电压与主网紧密耦合。滑动环转子通过特殊逆变器与电网相耦合，逆变器必须能够将能量向机器传送以及向电网传送。该逆变器只需要指定滑动功率，这个功率通常仅为发电机额定功率的20%。以这种方式设计的风力涡轮机是一个从次同步直到超同步范围的变速系统。两台完全相同的配有直流链的脉冲控制IGBT逆变器用作转换器。不管在哪个能量输送方向上，其中一台转换器都会用作整流器而另外一台用作逆变器，反之亦然。为了控制电网功率，除了直流链电压之外，还需要进行精确而快速的电流检测。LEM提供可完全适合该用途的具有中等电流额定值的闭环电流传感器。这些传感器体积小并有多种不同的安装方式可以选择。除此之外，LEM电压传感器还可用于监测和/或控制直流链的电压。

同步发电机和电网耦合

以上所描述的两种概念都使用一个变速箱来使相对慢速的转子旋转与发电机的速度相适应。市场上获得成功的一个不同概念使用一台同步发电机来提供一台变速风能涡轮机。由于变速箱自身的机械损失和无需再进行深入的维护保养，转子旋转与发电机速度的适应只有通过低转子速度来实现。因此，一种具有多个极点的所谓环发电机设备得以应用。



图6：同步发电机电路图

同步发电机一个至关重要的优点是能够根据磁场/励磁控制器的控制提供感性或容性无功功率（甚至零）。

主网耦合通过指定用于输送总功率的脉冲转换器来进行。对于这些应用，LEM的动态闭环电流传感器可用于整流器和逆变器。对于粗糙环境，还可提供封装型传感器。

可用于以上应用场合的所有LF系列电流传感器在环境室温下都具有良好的共模特性以及0.3%的精度（针对额定值）。



图7：LF系列包括从20A到2000A的电流传感器