风力发电中电力电子技术的应用

1、    风力发电中电力电子技术的应用    赵星皓【摘要】风力发电属于新能源，并且开发潜力巨大，商业化价值高，与此相对的开发条件也比其他新能源要好，因而风力发电受到了国家和社会各方的重点关注。风力发电渐渐得到大范围推广，随着需求的扩大，社会对风力发电的效率及质量等方面的要求也比以前高了许多。目前，在已知的实现手段中，电力电子技术是最有效的。接下来，本文将以风力发电中电力电子技术的应用为中心点展开阐述。【关键词】风力发电 电力电子技术引言随着能源短缺的危机越来越严重，环境污染问题也日益恶化，我国加快了开发、利用新能源的进程。在名目众多的新能源中，风力发电是

2、最被看好的一种，由于它开发条件好，又具有很廣阔的开发价值，因而备受关注。在风力发电中应用电力电子技术，可以大大改善风电机组的运行情况，这种技术将会在未来发挥更大的作用。一、我国风力发电的现状及应用电力电子技术的优点从总体情况来说，我国的风里发电产业还是处在高度发展的状态的。我国的风里发电从诞生至今，也已有五六十个年头了，在产生之初，风力发电的规模还是比较小的，后面由于各种原因而陷入了停滞状态。后来，资源危机的发生，客观上推动了我国对风力发电的研究，在这一方面，国家也给予了大力支持，但是此时的发电规模仍然不够大。进入21世纪后，情况得到了很大改善，风力发电的规模不断扩大。资源短缺是世界性的，这一

3、状态的延续会让风力发电受到更多的关注。随着现代电力电子技术、现代变频调速技术的不断发展，它们也将更加广泛地应用在风力发电中。通过对电力电子技术的运用，风电机组的运行特性可以得到改善，通过相关控制，风电系统内的频率会更加稳定，电压也将得到更好地控制。此外，对于较大型的风电场来说，风力发电的成本也可以得到有效降低。二、电力电子技术在风力发电中的应用风力发电是目前除水力发电之外的技术比较成熟、利用价值比较高的发电方式。风能本身并无法储存能源，在这一点上，电力电子技术起到了关键作用，它将风能顺利转发为电能，再进一步输送到电网中。现实中，应用在风力发电系统中的电力电子技术主要是变速、恒速恒频发电以及风电

4、并网技术。1、风电并网技术。将风电进行并网运行，是目前比较可靠，也比较稳定可行的一种方法，因此风电进行并网运行的方法被越来越多的风电场接受，已经成为一种趋势。这种技术其实离不开电力电子技术，风电场可以选择与电网之间相连，也可以选择通过电子变换器来与电网进行连接。若选择直接与电网相连接，为了防止连接过程中较大冲击电流的出现，风电场往往会配置软并网装置。在风力发电机的选择上，目前通常采用变速同步发电机或是变速双馈异步发电机。由于这些设备自身的特点以及接入时的技术要求，电力电子技术成为不可或缺的因素。2、恒速恒频发电和变速恒频发电。在整个风力发电的过程中，发电机是至关重要的一部分；而在能量转化的过程

5、中，发电机又处在核心环节。按照发电机运行但方式的不同，风力发电系统可以划分为恒速、变速恒频风力发电系统。若采用的是并联的电路连接方式，则风力发电机的发出频率必须要保持稳定。1、恒速恒频风力发电系统。在这种系统下，风电场一般会采用普通异步发电机，这种机组在国外有一个通用的名字-丹麦概念机组。这种机组的特性就是它在运行时，若达到某种状态，则会呈现转差率为负值的现象。当处在发电机状态，电机的转差率变动将保持在一个很小的范围。当风速开始变化时，这时发电机的转速基本上是不会变化的，这也是该机组的名称由来。这种机组极少采用变化器（主要由电子电力器件构成），除了上述特点外，该机组还有其他一些特点：首先，它的

6、系统结构是一种比较简单的结构，能够很好地适合野外环境；其次，机组在工作时无法控制电压，不利于系统稳定，一旦发生故障也不易修复；另外，由于机组的工作特性，对于零部件的坚固性要求较高。2、变速恒频风力发电系统。这种发电系统可以使机组在保持高转速的情况下依旧稳定运行，这种工作原理也逐渐成为一种流行趋势。这种机组主要有以下几个特点：首先，由于它采用的是电力电子变频器，因此它的结构要比其他机组复杂；其次，通过追踪最大功率，该机组可以保存高速、稳定的运转，因此发电效率很高；另外，风轮机的缓冲作用使得机组的输出功率不会有太大的变化；还有，风轮机的转速可以很好地适应风速变化，因而巧妙地减少了脉冲幅度和机械应力

7、，这样一来，机械的强度要求也就变低了；最后，通过实施一定的控制策略，可以更好地保障电网的安全。3、两种变速恒频发电系统。变速恒频系统又可以细分为同步与异步的风力发电机系统。同步发电机系统由电励磁、永磁同步发电机系统构成；异步发电机系统则主要是指绕线转子异步发电机。同步风力发电系统的特征主要有以下几点：首先，所有被发出的电动率都需经过变换器，因而对变换器的要求很高，投资多、损耗大；其次，可以使用永磁发电机。永磁发电机以永久磁铁替代了转子励磁，结构简单的同时也比较坚固，因此这种电机比较轻便，发电效率也较高，可以直接驱动，直接省去了变速箱这个部件，不仅简化了步骤，提高了效率，还大大节约了成本；最后，对于转换器为单象限的，该发电系统结构简单。该系统中的定子绕组会直接连接电网，它能够有效地调节电流频率，将流经变频器的电流频率控制在转差功率的范围，因此这种系统也就拥有了在同类发电系统中最高的发电效率，不得不说这一点是其他传动系统所不能比拟的。结语前文介绍了许多风力发电技术以及发电系统，但也只是简单阐述，真正具体而深入的知识并未被笔者完全呈现。综上可见，电力电子技术在风力发电中起着关键作用，会直接影响到风力发电将来的发展道路，若应用得当，将大大节约风力发电的成本，为新能源市场贡献更大的力量。参考文献：1张兴，杨耕.风力发电中的电力电子与系统技术专辑特邀主编评述j.电力电子技术