摘要：随着我国社会的不断发展，人们对电力的需求越来越大，开始寻求新的发电技术，其中风力发电便是一种新兴的发电方式。而电力电子技术对于风力发电而言，有着十分关键的用处。不过在风力发电的系统中使用电力电子技术，其发挥的运转性能改进效果，关键在于对系统的控制算法的设定，若是算法优良，就能够更加有效的展现电力电子技术的功能，使得风力发电系统的运行效率得到更好的提升，而且能够有效的消除使用电力电子设备所造成的负面干扰。而随着电力电子设备的不断优化，该项技术也在持续的发展，电力电子设备也被更为广泛的使用于风电系统内，使其优势日渐显著，为满足人们的电力需求做出来卓越的贡献。
关键词：风力发电；电力电子；技术应用
风力资源作为一类新开发的、可再生资源，对其充分的使用已然成为当前国内外广泛关注的焦点，而随着当代科技的持续发展，风力资源已然大量的使用于发电这一领域。而且，最近几年，国内的电力电子相关的技术、设备得到了充分的改良和优化，水平上有了显著的提升，随着该项技术的不断成熟，其使用范围也越来越广。电力电子技术在风力发电中的使用充分体现了电力电子技术的推广以及发展，同时也使得风力能源得到了更加合理、有效的利用。使用风力资源进行发电，不但具有动能大、污染低以及成本少的显著优势，而电力电子技术的使用也能使得这一领域的发电水平得到显著的提升。
1.国内风力发电的现状以及使用电力电子技术的优点
就国内当下的发展状况而言，当前我国的风力发电领域依然处于持续、高度的进步阶段。国内的风力发电产业自产生至今，已然经历了数十年的发展历史，在其诞生初期，风力发电产业的规模很小，其后更是因为各类因素导致其发展停滞。之后，能源危机的逐渐凸显，从侧面直接促使了国内对风力发电技术的研究，而国家也开始越来越重视这一产业，给予鼓励和支持，尽管国内当下的风力发电规模依然有限，但是较之以往已经有了很大的进步。步入21世纪以后，风力发电产业开始进入高速发展阶段，发电的规模持续增长。能源的稀缺逐渐演变成全球性话题，而能源危机难以改善使得风力资源的利用成为广泛的关注对象。其后，电力电子技术以及先进的变频调速技术的持续发展和完善，使其开始适用于风力发电领域中，也正是这些技术的使用，促使风力发电的效率和水平得到了显著的改进，而且使得发电系统的稳定性得到了良好的控制，使风力资源能够更好地为人类服务。另外，从某些层面上而言，风力发电所耗费的成本也有所缩减。
2.电力电子技术在风力发电中的应用
2.1风电并网技术
把风力发电通过并网运转，是当下较为稳定、可靠、可行的一类方法，所以，风力发电系统进行并网运行这一方法逐渐得到了推广和广泛的使用，逐渐成为风力发电领域的一种趋向。而并网技术的使用其实与电力电子技术存在十分紧密的联系，风电场的连接方式具有多种选择，如电网、电子变换器等。如果直接选择与电网进行连接，要想避免在连接的时候会产生冲击力较大的电流时，需要在风力发电电场安装软并网设备。而在选择风力发电机的类型时，当前使用较多的是变速变速双馈异步发电机或者变速同步发电机。因为这些装置在接入的时候具有一定的技术要求，而且自身构造也较为特殊，使用电力电子技术就成为十分关键的一类因素。
2.2恒速恒频发电和变速恒频发电
在进行风力发电时，发电机的正常运转十分关键的一环；而在进行能源转换时，发电机也处于核心的位置。依照发电机运转方式的差异对风力发电系统进行分离，可分为恒频风力发电系统、变速风力发电系统以及恒速风力发电系统。如果使用并联的方式来连接电路，那么一定要保证发电机的发出频率维持稳定。
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2.2.1恒速恒频风力发电系统
在恒速恒频风力发电系统中，风电场通常会使用简单的异步发电机，这类发电机组在国外称为“丹麦概念机组”。其特征在于，在运行过程中，若是发电机组达到一定的状态，就会出现转差率呈现负值的形式。而若是处于发电的状态，机组的转差率变化值将会维持在一个极小的范围内。一旦风电场的风速出现变化，此时发电机的转速通常是保持不变的，这便是该机组使用名称的由来。此类机组通常较少使用变化器，变化器一般由电力电子元件组成。此外，丹麦概念机组还具有其他的特征，如：该机组的内部结构十分的简单，可以较好的适用于野外环境；该机组在运转的时候不能调节电压，容易引起系统出现不稳定的状况，而且若是出现故障问题，修复起来也十分不易；最后，因为该机组的自身特性，所使用的零配件的硬度要求很高。
2.2.2变速恒频风力发电系统
变速恒频风力发电系统能够在机组运转速度较快的状况下使系统保持稳定状态，此类工作原理也开始渐渐得到了广泛的使用。这类机组的关键特点如下：其一，因为它使用的是电力电子变频器，所以其内部构造相较于其他机组而言要更加的复杂；然后，通过对最大功率的监控和调整，此机组能够持续维持稳定、高速的运行状态，所以发电效率较高；此外，由于风轮机具有缓冲的功能，导致此机组的实际输出功率不会受到较大的影响；并且，风轮机的运转速度能够随着风速的变化而随之调整，所以十分有效的降低了机械应力以及脉冲幅度，如此一来，对机械强度的要求也随之降低了；最后，采取合适、有效的控制方案，能够有效的保障风力发电系统的安全运转。
2.2.3两种变速恒频发电系统
此类系统通常分为两类，即同步变速恒频系统以及异步变速恒频系统。其中，异步发电机系统通常是指绕线转子异步发电机；同步变速恒频系统则主要由永磁同步发电机以及电励磁同步发电机所组成，而且具有如下特点：其一，任何系统所发出的电动率都将经过变换器，所以变换器的性能要求较高，需要投入的资金较多，而且损耗很大；其次，能够使用永磁发电机，该发电机中的永久磁铁能够很好的替代转子励磁，不但使发电机的内部结构变得更加简单，而且更为坚固，所以使得发电机整体变得更加轻便。使得发电效率得到了提升，能够直接运转，不需要像其他的发电机一样安装变速箱，不但使发电步骤得到了简化，而且还提升了发电的效率，使成本得到了显著的降低。这一系统内的定子绕组将直接与电网相连，可以准确的调整电流的频率，把经过变频器的电流频率调整在转差功率的限定范围以内，所以，这一系统能够达到极高的发电效率，在同类风力发电系统内最佳。
结束语：
风能发电系统具有环保、绿色、经济的优点，使用前景良好，因此备受人们的关注。不过，风力发电系统在运转的过程中，电力电子技术的使用最为重要，由于风电系统运转起来十分的不稳定，从而容易导致电能供应的不稳定。电力电子技术在风力发电系统中的使用，能够利用对输电技术、储能技术、发电机系统以及滤波补偿这四个方向的改进，来提升风力发电的综合效率，使得发电系统更加的稳定，降低成本的支出，避免对环境造成污染，使得人们的生活水平得到提升。
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论文作者:张鑫晟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/12
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