摘要：风力发电是新能源中最具开发条件，商业化发展前景和潜力最大的的发电方式之一。随着风力发电技术的发展和应用推广，对风力发电的效率和电能质量的要求越来越高，而应用电力电子技术是有效的实现手段。
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.风力发电系统使用的电力电子器件
2.1IGBT
IGBT关键在于控制系统功率，是一种功率器件，一方面能够对电流进行有效切断；另一方面，则可采取PWM技术来实施无源逆变，能够利用直流输电将电力输送给无交流电源的相关负荷点，然而，由于风力发电的稳定性不够强，导致IGBT运行的过程中产生了一定的波动，使铜片和基板、铜片和芯片在进行焊接时承受了相当大的热量-机械应力。因此，依照此特性，IGBT的SPWN逆变器在市场中得到了大力推广。实际运行中，由开关波形的有效控制，确保了电力输出的有效性及稳定性，另外，会对刚开始使用的角度进行改变，将功率因数换为1，有效改善了系统功率。
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。
3.电力电子技术在风力发电中的应用
除水力发电之外，风力发电是当今世界上可再生能源开发利用中技术最成熟、最具规模开发和商业化发展前景的发电技术。风能是不能储存能源，将风能转换成电能并输送到电网过程中，电力电子设备是关键因素之一。目前，风力发电系统中应用的电力电子技术主要有风电并网技术、恒速恒频发电和变速恒频发电。
3.1风电并网技术
由于并网运行的风电，其可靠性和稳定性都好，所以风电并网运行成为发展趋势。风电并网运行与电力电子技术有着密切的关系。通常有直接与电网相连、通过电力电子器件组成的变换器与电网联接这两种与电网连接的方式。直接与电网相连的风电场，为了限制异步发电机在并网瞬间出现较大的冲击电流，配有软并网装置，即在异步发电机定子与电网之间每相串入一只双向晶闸管，并网后由一个接触器的动合触头将其短接。至于采用的风力发电机的类型，目前研究最多的是变速双馈异步发电机和变速同步发电机，由于它们本身构造上的特点和技术上要求，与电网连接时都需要电力电子技术的支持。
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3.2电力电子技术对风力发电系统的改造更新
处于一个信息技术快速发展的社会，只有不断的改革创新才能顺应时代的潮流，跻身社会前位，一旦止步不前，满足于当前的发展，就容易被不断进步发展的社会所抛弃。在传统风力发电系统的工作模式中，都是利用让风能源主动失去速度的方式让其转换为电能，这种方式耗费了大量的时间以及人力，不利于新能源在发电事业中的长久应用发展。摈弃这种传统落后的转化电能的方式，经由社会上的多位创新人才以及相关的专家研究，推出了电力电子技术，并且将它应用于风力发电的具体过程中。新模式下的电力电力技术，将众多物理元器件组织整合在一起，集中改变风力发电过程中不稳定的特性，并且采用交流电的形式，将风能持续不断的转换为电能源。电力电子技术中一个具有重要现实意义的发明即是变速恒频风力发电机系统，它将风力发电整个过程贯穿一致，逐渐迈上一体化的进程。
3.3风力发电系统储能的改造
风向风速的不稳定性是风力发电系统应解决的主要问题。在风能大范围提升的阶段不能够有效保证风量，这种背景之下，应不断改革及创新相关的技术来加强风能的有效储存，在一定程度上确保发电、供电的稳定。当前，蓄电池是国际上风力发电储能系统的基本方式，具备一定的优势，即储能速率较快，安装便利；另一方面，在风能的储存方面，超导线圈储能也是一种有效的方式，而从当下技术背景来分析，此技术不够成熟，进而不能广泛进行普及与推广。
3.4恒速恒频发电和变速恒频发电
①恒速恒频风力发电系统
恒速恒频发电机系统一般采用的是普通异步发电机，这在国外一般被称为丹麦概念风电机组。这种风电机组的发电机正常运行在超同步状态时转差率为负值，电机工作在发电机状态时转差率的可变范围很小，风速变化时发电机转速基本不变，所以称之为恒速恒频风电机组。恒速恒频风电机组一般很少采用电力电子变换器装置，这种风电机组主要有五大特点：第一，系统结构简单，适合在野外、缺少维护的环境工作。第二，这种风电机组在正常运行时无法对电压进行控制，不能象同步发电机一样提供电压支撑能力，不利于电网故障时系统电压的恢复和系统稳定。第三，当风速快速升高时，由于转速不变，风能将通过桨叶传递给主轴、齿轮箱和发电机等部件，产生很大的机械应力，引起这些部件的疲劳损坏，所以要求坚固。第四，发出的电能也随风速波动而敏感波动的，若风速急剧变化，可能会引起风电机组发出电能质量问题，如电压闪变、无功变化等。随着电力电子技术特别是电机变频调速技术的不断完善，更多的风力发电系统采用变速恒频风力发电系统。
②变速恒频风力发电系统
变速恒频风力发电系统通过变桨距控制风轮使整个系统在很大的转速范围内按照最佳的效率运行，这也是当前风力发电发展的一个趋势。变速恒频风力发电机组主要有五大特点：第一，由于采用电力电子变频器，变速恒频风电机组结构相对较复杂。第二，通过对最大功率点的跟踪，使风力发电机组在可发电风速下均可获得最佳的功率输出，提高了发电的效率。第三，风轮机的加速减速对风能的快速变化起到了缓冲作用，使输出功率的波动减小。第四，风轮机可以根据风速的变化而以不同的转速旋转，减少了力矩的脉冲幅度以及对风力机的机械应力，降低机械强度要求。第五，通过一定的控制策略(如SVPWM控制)对风电机组有功、无功输出功率进行解耦控制，可以分别单独控制风电机组有功、无功的输出，具备电压的控制能力，这十分有利于电网的安全稳定运行。
结语
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]杨慧颖,邬嘉鸣,张波,杜敏.风力发电中电力电子技术的应用[J].山东电力高等专科学校学报,2012,04:59-62+56.
[2]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:李小慧
论文发表刊物:《电力设备》2019年第12期
论文发表时间:2019/10/28
标签：风力发电论文; 电力论文; 系统论文; 电子技术论文; 风能论文; 电能论文; 风电论文; 《电力设备》2019年第12期论文;