关键词：电力电子；电子技术；风电发电；发电机
引言
我国是一个能源消耗大国，人均消耗标准煤量在八百千克，其中全球人均标准消耗煤量只有我国人均的三分之一不到，面对着资源短缺的严峻挑战，势必需要积极发展循环经济，建设节约型能源，1997年到2004年间，全球风电装机容量平均增长率为26.1%，风电发电量占全球总用电量的0.5%，预计到2020年风力发电比重将提升到12%，这对于电子电力在风力发电领域的进一步深入应用起到了十分良好的促进作用。
1电力电子技术相关概述
所谓电力电子技术，即以电力作为作用对象的电子技术，是一门介于电力技术、电子技术以及控制技术之间的交叉性学科，涉及的知识领域范围较广，具有综合性特征。首先，电力技术。此项技术的应用具有多样性，其主要利用电磁学原理来实现发电、输配电等多方面的功能，研究内容主要有发电机、电动机、输配电、变压器、电力线路等等，通过使用这些用电设备来解决电能的输送、生产以及调派问题等，因此对于电力技术而言，上述电力设备极为重要。其次，电子技术。电子技术依赖电子学原理，是一门通过设计电子元件或设备以及创建一些具有特殊功能的电路，从而处理现实目的问题的学科，其处理对象为电子信号，常见处理方法包括：产生信号、放大信号、信号过滤、信号转译等等。此技术于上世纪初期左右问世，其后便迎来了飞速发展时期，是近现代科技进步的里程碑。另外，控制技术。其属于一门研究各种控制过程共同规律的科学技术，主要借助外设控制设备，来让生产环节的各种参数以及受控制元素的对应工作状态能够依照预设值来进行运作。控制技术的核心研究内容为控制系统中的控制信息，即控制系统中的信息分析、变换、传送等。与电力技术和电子技术的理论基础不同，在前期发展阶段，其是以自动调节理论为理论基础，之后，随着计算机技术的深入应用，逐渐衍生出了控制理论，而这也开始成为控制技术的主要理论依据。
2电力电子技术的分类
当前，电力电子技术在电气工程中的应用十分广泛。对电力电子技术进行分类，按照其功能类型划分可分为电力电子制造技术和电力电子变流技术两类：前者主要针对电力电子器件的制造，后者则主要包括对电力的整流、斩波、逆变等功能。其中，电力电子制造技术范围覆盖较广且专业性较强。由于电力电子技术具有大功率的特性，因此在一些工业电气工程领域应用较为突出。电力电子器件包括电子元件、电子电路、电子装置和电子系统。电力电子器件的制造通常采用晶硅类半导体材料，应用相关理论基础，结合半导体器件工艺制造而成。随着科技的快速发展，现今的电力电子技术中广泛采用微电子学技术，该项技术结合电子学基础理论，并延续传统电力电子器件的特点，能够满足电能转换实际需求。当前，将电子学基础理论应用到电力电子技术中，能够实现电能转换、电能控制、控制显示、信息集成处理等诸多功能。电子学基础理论在电力电子技术领域的应用，也为电力电子技术提供了更加广阔的发展空间。将不同领域中应用的电路进行整合，从而形成具备多用途的电力电子装置。将电力电子装置、配套设施、负载进行组合能够形成一个电力电子系统，从而实现机电一体化的电能应用。
3电力电子技术在大型风电发电机领域的应用
3.1风电并网技术
风电并网主要有两种形式：首先，同步发电机组并网技术。因为同步发电机组转子带有磁极，节省了励磁电能，故发电效率更高。而且其工作中可以输出有源电力，可以向电网提供无功功率，从而使终端用电设备得以正常运转，等同于提高了电网的可靠性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，这种并网技术因为风速的不可调控性，不同等级的风之间的转换使转子扭矩失去稳定，最终使电压频率、振幅和相位输出不能和电网系统电压保持一致。具体的解决办法是在风力发电厂和电网之间安装频率转换器。第二，异步发电机组并网技术。异步发电机组和同步发电机组相比，其因为风力涡轮机通过传输效率调整负载，故不需要精确的转速实现和系统电压匹配，只要和同步发电机组的转速基本一致即可。故此，其没有十分庞杂的控制设备，而且并网以后与同步发电机组相比，对电网系统冲击小，而且能够保持较为稳定的电压，会有效抑制震荡和步进。另外，其不能提供无功功率，会导致终端用电客户用电体验，造成电器设备损坏，因此，需要进行无功功率补偿。
3.2发电厂风机水泵的变频调速
当前对发电厂风机水泵实现变频控制,从而减少点亮的消耗,目前采用高压或低压变频器,其中低压变频器已经发展成熟。变频器可以实现对大电动机的控制,避免启动时的电压冲击,减少了电动机出现故障,降低了对电网的容量要求和无功损耗。为了节约能源,应该大力推广变频调速技术,同时加大力度研发高压变频器,以满足生产的需求。
3.3恒速恒频发电系统
在风力发电中的应用恒速恒频系统所采用的是普通异步发电机，其主要是超同步状态运行，并且我们常见的这一类风力机主要有三个叶片，在北方一些高山发电区域极为常见，其主轴系统通过高速轴与低速轴的齿轮箱相联系而运转。目前在我国恒速恒频风电机组应用的较为普遍，该风电机组一般情况下不适用电力电子期间，主要应用可控硅来对电阻中的电流的速度进行调整，该风电机组虽然在国内应用交广，但是也存在很明显的弊病，由于该风电机组采用的是三叶式桨叶发电模式，等风速达到一定程度，假若风速达到最高值，那么桨叶运转速度也会达到最高值，此时就会产生较高的机械应力，这时候风电机组的主轴，齿轮箱与发电机都会由于速度过快而产生磨损，这对整个发电系统都是一种不可避免的损耗，此外恒速恒频风电机组发电系统在运转的过程中，即使是正常运转对于电压始终都无法提供支持，假设出现电网故障，那么将是全面瘫痪，这一直都是使用恒速恒频发电系统较为严峻的难题之一，同时也作为普通异步电机的典型问题代表。
4电力电子技术的发展方向
可以说，电力电子技术在一定程度上决定了我国电气行业的发展前景。谐夺式直流环逆变器是新时代科技发展的产物，能够满足现代电力电子器件的应用需求，且降低了电能转换的损耗，提高电能转换的效率。将谐夺式直流环逆变器安装在高频振荡谐振电路上，可以实现对电子器件电压以及电流状态的自由转换。区别于低频变频器，高频变频器能全面满足现代电力电子器件的运行需求，在运行过程中更能够节约能源，降低企业实际成本。总体来说，高频变频器是当代电力电子技术的发展方向。当前，变频技术不断走向成熟，并在电气工程中得到了广泛的应用。在科技发展飞速的当代，各类先进技术开始在电力电子技术领域广泛应用，这使得电力电子技术的应用范围更广，应用效果更佳。电力电子技术正随着科技发展不断更新，相信在不久的未来，电力电子技术将会向更加智能化、高频化、节能化的方向不断迈进，并在各个领域应用中取得进一步的突破，助推我国电气领域朝着更加快速、更加稳定的方向发展。
结语
目前，风力发电系统中的控制算法已经大量应用于风力发电电力技术当中，其变桨距控制以及最优功率控制策略等已经逐渐成为目前电力电子技术的研究主方向之一，该技术在未来有更广阔的发展空间。
参考文献
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[2]佚名.大功率电力电子技术在我国直流输配电领域的应用[J].智慧电力,2017(8).
[3]焦蔚然.浅述电力电子技术在电力系统中的应用[J].中国新通信,2018,20(10):218.
论文作者:邓刚
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 21期
论文发表时间:2020/4/9
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