摘要：当前，我国经济的快速发展背后也隐藏了不少问题。随着电力需求的不断提升，传统的煤、气等能源消耗量也在同步增加。面对这样的情况，风能和太阳能等成为了当前被看好的新型能源。对风能而言，其污染低、伤害小、可再生、可循环的特点使得风力发电变得潜力无限。风力发电是如今能源紧张、污染严重形势下的重要改善途径。电力电子技术在风力发电中的应用范围较广，可提高其器件、控制、输电等要求，是风力发电实现普及推广的重要保障。基于此本文主要探讨必要的电力电子元器件后，重点对电机系统、储能、输电、滤波补偿等方面进行了研究，以供相关人员参考。
关键词：电力电子技术；风力发电；实践运用
风能是可再生能源，污染较低，而随着经济的发展，加快了能源的消耗，所以风能的使用有效缓解了能源紧张的问题，控制污染。但建立的风力发电系统需要保持输电的稳定，控制运行，对使用的设备有较高的要求。电力电子技术与原有的技术相比，有很多优势，可以解决风力发电系统存在的问题。
1、风力发电系统中的电力电子器件
1.1、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）
IGBT模块是主要的风力发电功率器件。由双极型三极管BJT和绝缘栅型场效应管MOS组成，属于复合全控型电压驱动式功率半导体器件，由于是合成器件，因此，兼有高输入阻抗与低导通压降等优点。IGBT可借助电压源换流器关闭电流，在脉冲宽度调制中实现无源逆变，因此，有助于定位无交流电源的负荷点，由直流端直接输电。当然，风力发电过程中常会受到风速无法控制的影响，风向、风力稳定性差，这很可能致使风力发电IGBT模块温度出现异常，导致不同芯片与铜底片接触点、铜底片与基板间焊接处，会承受大存量的周期性热效应，并附带有机械应力存在。现阶段，风力发电中IGBT模块常会用到基于正弦脉冲宽度调制技术研发的逆变器，可以通过控制开发波形来实施输出电流控制。当改变初始角度后，逆变器开始向电网送能，极大改善谐波因数或畸变因数。
1.2、交直交变频器
风力发电系统具有变速恒频的特点，要利用变频装置转化电能，向电网传递能量，但经常出现电压谐波多、侧功率不高的情况。交直交变频器能够有效解决这一情况，优化了对系统的控制，让其实现双向交流，尤其是使用变速恒频与无刷双馈电机的系统。同时，海上风电厂使用这项技术，可以进行有功与无功的转化，使风电机组变速时，也能得到最好的风能，减少产生的机械应力，降低噪音。
1.3、矩阵式变换器（MC）
作为一种新型交-交电源变换器，因可实现交流电相数、相位、幅值、频率各种参数的变换，使得风力发电应用前景较好。矩阵变换器剔除中间直流储能部分，在四象限运行中产生良好的输入电流波形和输出电压波形。由于可以在多个电流参数中进行调控，能够更好干预风力发电系统实现变速恒频控制，通过对最大的风能进行捕获提高发电效率。
2、风力发电系统电力电子技术的实践
2.1、风力发电机系统
以往风力发电机的控制方式是失速控制，或是主动失速控制，但因为其功率不稳，致使发电不稳定，产生的电能较少，很难满足人们对电能的需求，逐渐被社会淘汰。但电力电子技术应用后，系统使用的变速恒频风力发电机系统，其会改变当下的现状。现在主要运用的变速恒频变桨距调节系统（DFIG）在内部配置双馈感应电机后，体现出了节约能耗、提高输电质量的优势。DFIG中集合了电力电子变换器，同时加载多级同步电机，变速调节不再需要变速箱，整个发电机系统得到优化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2、发电系统的储能技术
风力系统的发电量由风速决定，具有不稳定的特点，影响发电的稳定性，并且，风能不可以直接储存，但为了让供电稳定，需要储存产生的风能，使用储藏技术。现在，系统会使用蓄电池存放，有良好的优越性，是主要的储能方式。除蓄电池外，用超导线圈储存也是储能的方式，但因为开始研究的时间较晚，很难实现普及。另外，不间断电源的特点是，如果输入电流中断，它依然可以持续供电，并且又因为风力发电具有随机性，其应用受到很大的重视。它在电力电子技术实践中，会使用多个现代器件，使系统电能的运输更加可靠，提高了输电的效率，而对于位置偏远的发电站，其也可以普及，发挥优势。
2.3、输电技术
考虑到风力发电主要靠风力资源来提供动能，很多发电机组的设置都相对偏远，因此，发电机组、调度中心与用户之间的电力传输就存有很大问题。目前主流的交流输送方式不足仍较明显。当前，风力发电行业已着手研究高压直流输电技术，即HVDC技术，通过异步联网产生优越的结构比，对环境的要求不高，且发电产量与成本投入的性价比高。高压直流输电技术融合了大量的电力电子技术，通过IGBT晶体管和GTO可关断晶闸管等可关断器件发挥积极的作用。同时，PWM等电子技术的应用也让风力发电的直流输电出现低投入和高质量情况，无疑将更好地推动高压直流输电技的普及。基于HVDC技术而形成的HVDCLight轻型直流输电技术也会成为一个重要考虑选项，能够控制海域风力发电场所形成交流网络与当前主力电网之间彼此不同步的现象，降低了故障发生的概率。基于电力电子技术应用所形成的风力发电输电技术中还包括灵活交流输电系统（FACTS），该技术实现了电力电子技术与现代控制技术结合，全面控制各系统参数，可有效提高输电能力与系统稳定性。
2.4、风力发电的滤波、补偿
风力发电机组易受配电网络谐波污染，或出现电源波动或闪变等，必然需要滤波及补偿处理。现阶段主要出现的滤波补偿技术有静止无功补偿器与有源电力滤波器两类。
静止无功补偿器SVF，属于行业内的国际先进技术，放弃使用大容量电容和电感，主要借助电力电子器件所具备的的高频开关，完成无功补偿。SVF技术适用于中高压的动态电力系统无功补偿。在实际应用中，能快速跟踪负荷变化情况而开展无功补偿，可改善风力发电中的较明显电压波动，并在稳定中提高电能质量。有源电力滤波器APF，其工作原理为选择电力电子器件中的可关断组件，遵循坐标变换原理后，完成瞬时无功控制，积极补偿被检测对象中的电流和电压。APF会改变负荷所需电源方式，关闭系统电源，转为电力控制器来产生电流。和普通静止型动态无功补偿装置相比，APF的优点更加突出，快速响应并具有高补偿率，可有效过滤高次谐波，实现功率因数的完全补偿。
总之，风力发电系统因为具有低碳的特点，有广泛的应用前景，受到了人们的广泛关注，而风力发电系统运行时，电力电子技术是运行的关键，因为风力发电系统具有不稳定的特点，且需要稳定的电能，而电力电子技术的实践，会通过风力发电机系统、发电系统的储能技术、输电技术、风力发电的滤波补偿四方面，提高发电的效率，保持发电的稳定，减少成本的的使用，减少对环境的污染，提高人们生活的质量。
参考文献
[1]王涛.电力电子技术在风力发电中的应用分析[J].科技资讯，2013，（36）：10.
[2]王雅坤.电力电子技术在风力发电系统中的应用[J].民营科技，2011，（07）：14+38.
[3]刘爱军.论电力电子技术在风力发电中的应用[J].科技风，2011，（15）：55.
[4]师苑，刘玉丛，崔春峰.电力电子技术在风力发电中的应用[J].电子质量，2013，（07）：34-36.
论文作者:奚晓敏
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/30
标签：风力发电论文; 电力论文; 系统论文; 电子技术论文; 技术论文; 风能论文; 变换器论文; 《电力设备》2017年第24期论文;