摘要：基于对变速恒频风力发电技术研究及其安全控制措施的研究，首先，阐述变速恒频风力发电技术工作原理、变速恒频风力发电系统以及风力发电技术。然后，为保证变速恒频风力发电技术安全，给出应用笼型异步发电机、永磁同步发电机、双馈发电机以及无刷双馈型变速恒频发电机相应分析。最后，要认识到变速恒频风力发电技术对我国风力发电的重要作用，从而人不断对其进行完善，进而推动我国风力发电事业更好发展。
关键词：变速恒频；风力发电；安全
我国人口众多，土地辽阔，自然资源相对较多。所以，自然资源对我国社会进步创造更多便利。我国无论是在矿产资源还是森林等资源的应用当中，随着社会的不断发展取得更快的进步。但是在自然资源中许多资源属于不可再生资源，一旦被过度开发利用，很难再形成，所以近些年，我国面临资源紧缺问题。为实现人类与资源的可持续发展，需要对太阳能以及风能等可再生能源与清洁能源进行充分利用。风力发电是可再生能源中的一种，其中的变速恒频风力发电技术因为自身众多优势，被得到广泛应用。
一、变速恒频风力发电技术研究
（一）变速恒频风力发电技术工作原理分析
变速恒频风力发电技术能够对原有风力进行充分利用，与此同时，利用先进自动化技术以及计算机技术等进一步提升风能使用率[1]。如今风力发电装置想要更好实现发电性能，需要将发电机与风力机进行有机结合，从而使电能、机械能以及风能之间的能量相互转化，最终的风力发电需要在定子处理技术以及辅助构件齿轮箱设备的帮助下实现。相较于传统机械转矩与定桨距而言，变速恒频风力发电技术具有良好的自我调节功能。通常情况下，在自然环境中的风量处于波动状态，所以，为使风能发电机的利用能够符合自然环境中风的变化，需要在其中利用自动控制系统。从而使风能发电机实现自动化，能够通过先进技术等实现自我调整与发电。
（二）变速恒频风力发电系统分析
通常情况下，恒速恒频发电系统在风力发电系统中得到广泛应用，但是，随着社会的不断发展，科学技术的进步，恒速恒频发电系统已经无法满足如今风力发电的需求。所以，变速恒频风力发电系统应运而生，变速恒频风力发电系统不仅能够对风力发电机的转速进行调节，而且能够满足风力发电机的需求，能够保证变风力发电机与风速成正比。当变速恒频风力发电系统在最大风力环境下，这时发电情况将会达到最高值。在我国普遍使用的变速恒频风力发电系统有两种，分别是开关磁阻发电系统、交流励磁双馈发电系统。
（三）风力发电技术分析
因为风速会不断发生变化，所以，在变速恒频风力发电系统中发电机装置与风力机装置为符合风速变化情况，会产生变速旋转情况，从而形成电功率。发电机装置中的交流电能够转化成直流电，在直流电转化过程中需要利用整理器装置。与此同时，需要利用逆变器产生有源逆变情况，这样形成的交流电电源才能够适用于电网恒定频率。为保障交流—直流—交流在反应过程中的稳定性与安全性，需要在风力发电期间保证变频器当中的反应容量与发电机装置中的反应容量相同[2]。该类风力发电技术主要优点是，在实际使用期间几乎不会产生电流冲击作用力。系统运行过程中想要更好实现频率变化，需要使用静态自励式逆变器装置。虽然在发电过程中可以调整无功功率，但是高频电流仍然存在于电网电流当中。
二、变速恒频风力发电技术分析安全控制措施（四种电机分析可修改保留，增加小标题三、安全控制措施）
（一）笼型异步发电机分析
应用笼型异步发电系统能够通过的电容器展开相应的无功补偿，与此同时，能够展开恒速运行。恒速运行主要作用在同步转速附近，利用主动失速奖掖或者定桨距失速，实现发电机的双速运行或者单速运行。因为笼型式异步发电机拥有众多优势，例如，操作简便、结构简单、维护方便、能够应用在各种恶劣的环境当中等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所以，笼型式异步发电机被变速恒频风力发电技术安全控制工作得到广泛应用。更加适用于离网型风力发电系统当中，但是通常情况下，笼型式异步发电机能够被更好应用在不高于100kw的风力发电系统当中。
（二）永磁同步发电机分析
永磁同步发电系统与笼型异步发电系统在结构中没有太大差异，永磁同步发电系统摒弃传统转子励磁磁场，利用永久性磁铁。永久性磁铁可以不利用外界因素实现电源供应，所以，在很大程度上减少对励磁的损耗[3]。除此之外，在永磁同步发电系统当中，没有安装换向设施。所以，永磁同步发电系统相较于其他发电机与系统而言，能够更加保障变速恒频风力发电技术安全，并且发电效率较高，使用周期较长。永磁同步发电机占地面积较小，笼型异步发电系统所包含的优势永磁同步发电系统能够全部占有，例如，操作简便、利于维护等。因为众多优势，所以，永磁同步发电机能够直接与风轮连接，在其内部拥有传动结构的联网方式。但是，永磁同步发电系统存在一定弊端，那就是会对电网产生谐波污染。
（三）双馈发电机分析
双馈发电机与普通发电机在系统中存在许多相似之处，双馈发电机在发电使用期间，能够将电网以及定子绕组直接展开连接，转子绕组想要实现相位、频率以及幅值需要利用变频器。在风力发电期间无论风速发生怎样变化，当发电机运动情况发生变化时，可以利用变频器对转子中的电流情况进行有效控制，从而将转子转速控制在有效范围内，进而保证定子转速与转子磁感应强度相符合。在该种情况下，保证定子感应电势频率相对稳定，实现变速恒频风力发电技术正常运作。双馈发电机能够对转差频率进行有效控制，从而实现对发电机双馈速度的调整。通常情况下，会利用转子侧对双馈发电机进行相应控制，转子电路中的转差功率取决于发电机在运行期间速度限定值。所以，变频器在使用过程中会消耗更少成本，保证变速恒频风力发电技术安全。
（四）无刷双馈型变速恒频发电机分析
无刷双馈型变速恒频系统是保障变速恒频风力发电技术安全所采用的有效控制技术，拥有与笼型异步发电系统、永磁同步发电系统相同的优势，是一种交流调速电机。在无刷双馈型变速恒频电机定子中有对称三组绕组，与此同时，需要保证对称三组绕组具有两套并且极数不同。两套极数不同的对称三组绕组被分别成为控制绕组与功率绕组[4]。无刷双馈型变速恒频电机中的转子通常情况下采用磁阻性结构或者笼型结构，在其中不再采用滑环与电刷。无刷双馈型变速恒频电机能够对标准型双馈电机进行完善，同时具备其他电机所包含的优点，能够对运行速度以及功率因数进行有效控制。所以，可以将无刷双馈型变速恒频系统应用在保障变速恒频风力发电技术安全当中。
结束语：
综上所述，随着国家的快速发展，社会市场中对能源的需求也在逐年增加。所以，近些年我国面临着能源紧缺情况，许多能源不可再生，毫无节制的能源开采不仅会对生态环境造成破坏，还会制约人类的更好发展，所以，要积极使用风能等清洁能源。在风能使用过程中可以利用变速恒频风力发电技术，这样不仅能够使风能得到有效利用，还能避免其他能源过度开采，促使人类与自然环境的和谐发展。
参考文献：
[1]崔凤明.交流励磁变速恒频双馈型异步发电机的稳态功率关系[J].化工管理,2017(20):15.
[2]周欢.变速恒频双馈风力发电系统运行特性与控制系统研究[J].信息记录材料,2017,18(05):71-72.
[3]戴斌,宋卫章.双级矩阵变换器-双馈感应电机变速恒频风力发电系统矢量控制[J].电机与控制应用,2016,43(12):89-95.
[4]于会群,高扬,张浩,彭道刚.变速恒频双馈风电系统风力机转矩模糊PID控制[J].热力发电,2014,43(05):49-53.
张志光（1987.07），男，安徽蒙城，四川省能投风电开发有限公司，技术管理岗，工程师，学士学位，研究方向：风力发电、太阳能发电、水利水电、安全环保。
论文作者:张志光
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/2/13
标签：风力发电论文; 发电机论文; 永磁论文; 系统论文; 技术论文; 绕组论文; 风能论文; 《电力设备》2018年第25期论文;