摘要：随着我国经济水平以及工业化、机械化水平的不断提高，社会公众的日常生活与工厂生产对于能源的需求越来越大。但我国的能源消费与能源储备却逐渐呈现不匹配的趋势，传统能源不仅存在着环境污染等问题，也在消耗中逐渐面临紧缺的危机。因此，我国社会对于新能源的开发十分重视，在众多新能源之中，风力发电作为高效方便且有一定操作性的能源得到了广泛关注，本文也将结合金风科技生产的发电系统对于永磁直驱风力发电系统以及相关的变流器进行深入研究。
关键词：风力发电；永磁直驱风力发电系统；变流器
引言：在众多新能源开发中，风能作为清洁有效且又具有操作性的能源在我国的部分地区得到了深入的研发，而在风力发电系统中，永磁直驱风力发电系统是我国目前研发的风力的最新科研成果之一，它具有稳定且安全的发电系统、对于风能资源的利用率和发电效率也十分高，除此之外，永磁直驱风力发电系统还具有简单方便的操作方式等特点，因此成为了我国风力发电系统的首选，甚至出口海外。
一、永磁直驱风力发电系统
在我国的能源分布中，传统能源分布十分不均，且资源日益稀缺。因此，各式的新能源作为传统能源的替代品，在我国的能源消费中逐步占据有利地位。而在我国的新能源种类中，研究人员对于风能的开发取得了一定的进展，本文也将进行主要探讨。
在风力发电中，主要包含风力机和发电机两大部分，而我国的风力发电系统正是在这两部分的基础上进行的相关研究。在传统的风力发电系统中，大多采用异步式发电机，这种发电机在进行风力发电时耗费的风能大，资源转换利用率低，在使用方面并不方便[1]。而永磁直驱风力发电系统相较于传统的风能发电系统，减去了累赘繁重的部件，扩大了系统容量，不仅提高了资源的转换率，更有助于减少在整个转换过程中的能耗，也因此成为了我国目前风力发电的首选。
二、永磁直驱风力发电系统的优点
在我国工业现代化转型的过程中，我国的风力发电系统也经历着转型，和传统的风力发电系统相比，永磁直驱风力发电系统在许多方面都有着独特的优势。
在我国目前的风力发电中，许多地区选择的还是双馈感应发电系统，这种发电系统虽然发电机运行速度较快且整体轻便便于安装，但是在增速齿轮箱、设备噪音以及日常的维护保养方面都容易出现困难。现代维修人员对于双馈感应发电系统的维护十分频繁，且一旦发生大风天气或其他自然灾害，亦或是系统短路，维修人员需要修复的时间十分长，耗费的程序也非常复杂[2]。
和传统的双馈感应发电系统相比，永磁直驱风力发电系统虽然需要全功率的变流器，耗费的价格和成本高、设备体积较大，但是其开始运行后相对维护次数小，系统运行更流畅。归根究底，永磁直驱风力发电系统选择了我国国内较为先进的PMSG风机组，该风机组的系统操作简单，发电效率高，因此十分适配目前的风力发电系统。除此之外，PMSG风机组简便的操作更适合维修人员进行检查和维护，保证了系统的使用率。且该风机组还能够在出现问题之时保证一定的发电效率，即使出现问题短时间内也不会造成大面积停电的恐慌，是我国目前风力研究的重中之重。
三、我国对于永磁直驱风力发电系统中变流器的研究
在我国的风力发电系统中，随着现代科技的不断引入，永磁直驱风力发电系统得到了较为明显的进步。无论是发电系统的选择还是相关的维护都较传统的风力发电系统有着更高的能源利用率和使用效率。在变流器方面，永磁直驱风力发电系统也有所突破，选择了双PWM变流器的电路结构[3]。这种变流器的电路主要包括两个方面：网侧与机侧。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
在变流器使用中，不同的变流器有着不同的使用重点：
网侧变流器由于其自身特性，主要是为了帮助永磁直驱风力发电系统在直流电压方面实现稳定可靠地输出，保证输出的功率和输出并网。在整个系统中，网侧变流器主要是将风电系统的电机产生的电流和电压进行逆变，令原本的直流电压成为可以供公众使用的交流电。这个逆变的过程中，网侧变流器主要利用三相电压型PWG变流器来对电压的相位幅值以及电流的直接调控进行控制，保证了社会公众的生产生活的用电。
和网侧变流器不同，机侧变流器由于其自身具有的特性，有着不同的侧重点，主要在于对PMSG系统的全面控制，控制永磁直驱风力发电系统的电机速度，保证发电系统的效率。这两个系统结合既能够保证永磁直驱风力发电系统输出电压的稳定，又能够保证该系统风能转化为电能的功率最大化。目前，我国的机侧变流器主要是对交流器的控制技术为主，在机侧变流器工作时，通过对坐标矢量的变速来达到风电系统要求的转速。
四、我国永磁直驱风力发电系统的应用
如上文所述，既然我国研发并投入使用的永磁直驱风力发电系统在性能和维修方面都十分便捷，因此在我国大面积推行该系统十分有必要。对此，新疆金风科技股份有限公司已经开始在国内外开展了属于自己的业务。
在国内，我国风能的应用主要是在风能较为强劲的地区，其中以东南和西北最为显著。在东南沿海一带，由于海风在海岸线，因此风速强劲，而东南沿海往上则是丘陵一带，因此我国风力最强劲的地区仅限在东南沿海一带。其次则是以内蒙和甘肃为主的西北地区，西北地区由于受到西伯利亚冷空气的影响，在冬季风力强劲，虽然风速没有东南沿海一带强，但是范围广、再加之地势较为开阔，是我国风能利用率最高的地区。
随着我国永磁直驱风力发电系统的发展，我国的风能系统逐步扩大到国外市场。以新疆肌肤能科技股份有限公司为例，在哈萨克斯坦，金风科技和中国电建联合建造了哈萨克斯坦最大的国有公司，即萨姆努克能源公司。这家公司投资建设了一期60MW的风电项目，该项目的顺利进展也是我国永磁直驱风力发电系统受到国际市场的青睐的例证。除了这一期项目之外，早在2018年，该公司就与哈萨克斯坦进行了一系列的合作，并对于GW109-2.5MW这一智能机组进行投放使用，取得了良好的经济效益和社会效益。
在金风科技联合投机建造的项目工程中，GW130-2.5MW智能机组受到了多方瞩目，这一组智能机组是在金风科技数年来对于永磁直驱风力发电系统的研究和运行上进行的优化机组。研究人员在设计方面更换了大直径的叶轮，对于系统控制中枢和策略也进行了有针对性的调整，确保该智能机组在运行过程中的平稳有效，保证公众使用的发电量。除此之外，根据哈萨克斯坦昼夜温差大、气温低等特点，金风科技此次采用的智能机组还进行了相关的低温保护工作，确保在哈萨克斯坦冬季气温低的时候该智能系统依旧能正常运转并进行发电工作。在并网方面，金研究人员进行的相关改良操作也更好地适应了哈萨克斯坦并网的特点，保证客户的经济利益不受损。
五、结束语
在我国的新能源利用中，风能作为清洁、高效的能源一直受到多方的瞩目。我国对于风能的开发虽然目前仍在建设之中，但是随着永磁直驱风力发电系统等诸多风能发电系统的深入研发，对于风能的利用率也必将越来越高。除此之外，在“一带一路”的建设之中，我国的风能开发的技术对于哈萨克斯坦等风能充足的国家而言，有助于其更新能源消费结构，既带动了我国风能技术的出口，也加强了我国与周边国家的紧密联系。
参考文献：
[1]王美, 谭阳红, 何怡刚,等. 永磁直驱风电系统变流器开路故障诊断方法[J]. 控制工程, 2018, 25(1):50-56.
[2]永磁直驱风力发电系统的无源控制方法研究[D]. 兰州交通大学, 2018.
[3]李慧, 范梦杨. 储能型直驱永磁同步风电系统并网控制策略[J]. 北京信息科技大学学报(自然科学版), 2018, 33(2):20-24.
论文作者:樊世兴
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第11期
论文发表时间:2019/10/17
标签：永磁论文; 系统论文; 变流器论文; 风力发电论文; 风能论文; 我国论文; 哈萨克斯坦论文; 《当代电力文化》2019年第11期论文;