雙饋型風力發電變流器及其控制

周四平（沈陽中科天道新能源裝備股份有限公司，遼寧沈陽　110001）

雙饋型風力發電變流器及其控制

周四平
（沈陽中科天道新能源裝備股份有限公司，遼寧沈陽110001）

如今，隨著時代的進步以及科技的不斷發展，人們對于生活質量的要求已經越來越高，電作為一種能耗已經成為了我們日常生活當中必不可缺少的重要部分，但也正因如此，世界上由于發電產生的廢氣逐漸變多，保護環境迫在眉睫。因此，在全世界都提倡保護環境的大背景之下，我國對于風力發電的重視力度不斷加大，而風力發電變流裝置以及其本身獨特的控制技術，就是風力發電所需要進行研究的重要組成部分之一，分析發電變流器及其控制技術，關系著風力發電系統的可靠性、供電質量等等。本文從實際出發，分析了風力發電的各種變流裝置，通過對比闡述了對其進行控制是的難點，同時闡述了兩種控制系統，指出了未來變流以及控制技術的發展方向。

雙饋型風力發電變流器控制技術

自上個世紀七十年代開始，風力發電逐漸開始發展，而到上個世紀九十年代左右，風力發電的發展速度得到了質的飛越，在這一時期，各種風力發電技術不斷出現，而電子功率變換技術的出現以及發展，更是推進了風力發電技術的更新，并豐富了風電機組的類型。

機組在運行時，要求其輸出與電網的頻率是相統一的，一般而言，要保持其頻率恒定，通常需要從恒速恒頻或者是變速變頻兩個方向進行控制。而由于風機的轉速變化范圍小，因此如何提高風機的效率，已經成為了風力發電的主要攻克難點，而能夠在較寬范圍內實現最大的風力捕捉，也成為了公認的最為優良的調節方式。

1　雙饋感應發電機變速恒頻風力發電系統

在實際的操作過程當中我們知道，變速恒頻控制系統的實現形式是多種多樣的，就目前來講，利用雙饋感應發電機的方案是被廣泛應用的。

在利用雙饋感應發電機作為變速恒頻的方案當中，發電機是與電網直接連接在一起的，這樣連接，需要通過齒輪箱將風機與發電機連接在一起，這樣連接，一方面可以通過對香味、頻率等控制來實現變速恒頻，另一方面還能夠起到良好的無功補償作用。

由于自身的變流器在轉子回路，因此發電機對于轉子側電源的容量并沒有很高的要求，通常來講，應為機組容量的百分之三十到百分之五十之間，這種調節方法，能夠有效的節約成本，加大機組的工作效率。這種系統的特點在于體積小、成本低，除此之外，還實現了電網、發電機之間的柔性連接，但由于齒輪箱本身常常會出現一些故障，且造價昂貴，因此這套系統已經存在一些自身的缺點。

2　永磁直驅變速恒頻風力發電系統

就發展速度來看，永磁直驅變速恒頻風力發電系統可以說是發展速度最快的一套系統，其結構為通過直流電容，將變流器和電機側進行連接，實現有功和無功的控制。

在這一套系統當中，傳統的勵磁被永磁體所代替，因此省去了普通發電機當中的電刷以及滑環，使得機組對于風能的利用率大大提升，并在一定程度上降低了成本。由于在永磁直驅變速恒頻風力發電系統當中，變流器與發電機的容量是一樣的，因此這一套系統當中的變流器，也是全功率的變流器。

但與此同時，我們還需要看到這套系統當中的缺點，永磁材料的價格不菲，這就導致發電機本身的造價過于昂貴，而永磁材料一旦失去磁性，也會給機組帶來巨大的打擊。

3　電勵磁同步發電機變速恒頻風力發電系統

該系統采用有齒輪箱的發電機，一方面能夠進行低俗發電，另一方面還需要小功率變流器進行控制。

4　風力發電機組的變槳距控制

從目標的層次劃分來看，風力發電系控制系統分別分為獲取最大能量、保證可靠運行以及提供電力質量三個方面，而為達到上述的這三個目標，風力發電系統的控制技術也分別經歷了不同的階段，其階段分為定槳距控制、變速控制等。

隨著單機容量的不斷大型化，變槳距控制技術正在受到越來越高的重視，這主要是因為其自身的高效性以及實用性的特點，與傳統的定槳距控制技術進行比較我們發現，變槳距控制技術擁有槳葉輕巧，槳距角自行調節等多重優勢，這些特點能夠提高對于風能的吸收率，同時還能夠使得電流的功率輸出更為平穩。就技術發展趨勢來看，小容量的風機以及大容量的風機還分別可以采用定槳距速以及變槳距控制的技術。

結束語：現如今，在風力發電的各項技術當中，變速恒頻發電技術已經成為了主流的發電技術，其在國際上已經得到了越來越多的應用，而各國對于該技術的重視程度也正在不斷增加。對于直趨勢的風力發電系統，采用不控整流以及背靠背雙PWM是最佳的方案。隨著時代的進步和科技的不斷發展，風電技術已經成為了主要的發電技術之一，而由于對于大功率變流器需求的不斷增加，其拓補形式也在不斷的發展，就目前看來，多電平流技術在未來將會得到更加廣闊的發展空間，并得到更多的研究。隨著規模的增大，風電系統應具有低壓穿越的能力，而從未來的發展趨勢來看，小容量的風機以及大容量的風機還分別可以采用定槳距速以及變槳距控制的技術。

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