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摘要：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，未来，风力发电效率将不断提升，电力变换质量将持续提高，风力发电的成本将随之降低。风力发电在推动经济建设、改善环境、美化生活方面将发挥积极的作用，需要进一步加强对其的研究。基于此本文分析了风力发电中电力电子技术的应用。
关键词：风力发电；电力电子技术；应用
1、电力电子技术的具体内涵
电力电力技术，简单来说，指的是电力发展领域中电力技术的统称。它是由电路以及一系列的电子元件整合而成，其中半导体材料是电力电子元器件中最为基本的原材料，且电子学是电路的基础理论。电力电力技术的稳步发展为我国电能源事业的发展提供了必要的条件，它可以通过交流变频器变化控制电能装置，保证发电过程中电流的双向交互性，从而确保电能的持久性，使发电工作能够保持最佳的工作状态。现今，我国正致力于研究电子电力技术在新能源中的具体应用，最为显著的为风力发电中电力电子技术的重要发展，高效提升了风力发电系统的工作效率。不过风能发电仍有部分问题需要我们去改进，继续完善，不断创新，砥砺前行，使它能够呈现一个稳步的发展的模式。
2、风力发电系统中的电力电子器件
常见的风力发电系统中的电力电子器件，主要有以下几种。
2.1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。
2.2交直交变频器
便利恒频是风力发电系统的一大特性，通过变频装置的有效利用将其转化为电能，并于电网进行能量的有效传递，然而，常存在侧功率低、电压谐波较多的现象。因此，为了有效改善此状况，应合理运用交直交变频器，对系统进行优化控制，保证双向交流，特别是无刷双馈电机及变速恒频系统的合理使用。
2.3矩阵式变换器（MC）
电力电子技术中的矩形参数变换器在风力发电中的具体应用也是十分普遍的。它可以准确的分析交流电中的参数信息，并且相应的作出调整，必要时对参数信息进行一定程度的转换。IGBT所推出的逆变器可以避免风力能源不稳定的不足，然而在它的基础上，矩形参数变换器则可以很好的完全解决风力发电频率电压不稳定，不好控制的弊端。它可以通过在恒定电压频率与交流电压频率之间进行切换的具体操控模式，对风力发电时的真实状态有一个宏观的掌握，实时调节电压的稳定性，保持系统工作的恒定高效性。风力发电过程中因为有众多电力元器件的存在，才得以长久的发展。因此，相关的工作人员需要时刻保持工作上的认真细致，定期观察电力电子元器件在风力发电过程中的具体状态，并及时的发现问题，解决相关问题，对设备进行定期检测维修，以保证发电设备良好的性能，高效的工作状态。
3、风力发电中电力电子技术的应用
3.1在风力发电机系统中电力电子技术的应用
传统风力发电中发电机系统主要是失速或者主动失速控制。不过由于这种发电机输出的功率不稳定，已经逐渐不能够满足人们的要求。电力电子变换器与多级同步电机组成的变速变桨距调节系统目前在风力发电中也被应用的较多，它的优点是不需要变速箱，优化了风力发电机系统的结构.
3.2电力电子技术在风力发电系统的储能技术上的应用
风力发电具有风速不稳定的特点，这就给风力发电的稳定性带来了一定的困难，而且在风力发电系统中由于风能不能直接被存储，所以为了保证稳定的供电，必须将风能进行储存，因此，储能技术是非常重要的。此外，不间断电源由于在其输入电流中断时能够继续供电的特点恰好能够针对风力发电随机性较强的特点而受到了很大的重视。
3.3电力电子技术在风力发电系统的输电技术上的应用
风力发点最基本的要求是有充足的风能，这就造成发电厂选择的位置较远，且输电不稳定。现在，系统使用的是交流输电系统，但这一方式有很多不足，其未来的发展趋势是高压直流输电技术，其可以实现异步联网，有很高的相加比，结构简洁、优越，可以在不同的环境中应用，是电力电子技术主要应用的技术，其主要体现为会使用可断开电流的器件，并使用PWM技术，投入的成本很少，得到的质量更高，加快了技术的普及。此外，轻型直流输电的应用也可优化系统的输电，主要用于海上发电厂，不会轻易故障。
3.4新型风力发电控制方式中的电力电子变流技术的应用
3.4.1不可控整流后接 Z 源逆变器控制方式
如图1所示，与传统逆变器的不同之处在于 Z 源逆变器增加了一个 Z 源网络，允许上下桥臂同时导通，有利于防止器件损坏。直通状态的存在使得电路具有很好的升降压功能。
图3 Z 源矩阵变换器控制方式
3.4.2Z 源矩阵变换器控制方式
矩阵变换器可以实现交 - 交变换，无中间直流环节，可以实现能量双向流动，谐波污染小，但是矩阵变换器的电压传输比不高，可靠性不好。将 Z 源网络应用到矩阵变换器中，如图 3所示，可以很好地解决这些问题。
3.5风力发电的滤波、补偿上的应用
风力发电机组的位置在电网的最后，很容易被谐波污染，出现电源波动与善变，所以需要进行滤波，并对电能进行补偿。它会使用两种技术，一种是静止无功补偿器，另一种是有源电力滤波器。首先，静止无功补偿器是当下最先进的补偿装置，其可以减小电容器的容量，电感器发出无功功率，并用器件的高频开关控制，使无功补偿技术有很大的飞跃，主要用于中高压的电力系统。现在，它已经在风力发电系统中广泛应用，实施跟踪负荷的变化，加以补偿。其应用会减少电压的波动，保持稳定，提高电能质量。其次，有源电力滤波器是，使用可关断的器件，采用坐标变换原理进行控制，检测补偿对象目前的电流与电压，用电力控制器控制，向负荷提供畸变电流，从而让系统得到电流达到预期的设想。它与SVC比较后，会在很短的时间内响应，电压容易波动，闪变补偿出现的次数更多，提高了控制的水平，减少谐波的影响
总之，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，进一步加强对其的研究非常有必要。
参考文献
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[3]朱磊，侯振义，张开.电力电子技术的发展及应用[J].电源世界，2008(06):21-23.
论文作者:王国亮
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/17
标签：风力发电论文; 电力论文; 变换器论文; 电子技术论文; 系统论文; 电压论文; 技术论文; 《基层建设》2018年第28期论文;