風機發電機中電力電子技術應用

高楠

摘要：在風力發電系統之中，要想提高電能的質量以及保證電力輸送的穩定性和可靠性，對風機發電機中的設備有著較高的要求，而電力電子技術相對于其他傳統技術具備較多優勢，能夠有效解決風力發電系統中存在的一些問題。本文對風機發電機中電力電子技術應用進行探討。

關鍵詞：風機發電機;電力電子技術;應用

1 電力電子技術概述

電力電子技術主要是對電力領域中一系列電子技術的總稱，具體來說即是一種能夠通過電力電子器件實現電能轉換和操控的現代技術，電路、裝置及其他相關器件是電力電子技術的核心部分，其中，電路的理論基礎來源于電子學，半導體是電力電子器件的最根本材料。電力電子技術誕生的標志是1957年美國通用電氣公司研制出的首個晶閘管問世。電力電子技術的基本功能囊括了整流、逆流、斬波、變頻、變相等。電力電子技術之所以能夠得到廣泛應用，是因為其能夠滿足不同用電裝置的不同續期，利用電網的工頻電能，電力電子技術能夠轉換出不同性質和用途的電能。電力電子技術的發展也推動了人們對電能利用方式和利用觀念的轉變，甚至可以說，電力電子技術是衡量一個國家工業發展水平的重要標志之一。

2 風力發電中的應用器件分析

2.1 絕緣柵雙極型晶體管 絕緣柵雙極型晶體管作為當前風力系統建設中重要的組成部分，該部分的存在主要是保證整個風力發電系統運行協調實現，保證整個系統運行實現互聯互動。在實際應用中，絕緣柵雙極型晶體管使用主要包括雙極型三極管BJT、絕緣柵型場效應管MOS兩部分。從實際構成來看，該晶體管的使用屬于一種復合型的導體部件，是重要的合成器件。由于合成的特性導致該晶體管在實際應用中具有非常突出的高輸入阻抗與低導通壓降特點。現今，如果將該種晶體管應用于電壓源管理中，能夠在借助脈沖制度實現調節基礎上，無源逆變，能夠促使直流電有效輸出，提升電力系統運行管理水平。但是，同樣在應用中還應該考慮到風力發電系統容易受到來自風速變化的影響，導致風力發電中所使用的絕緣柵雙極型晶體管溫度難以有效管控。在溫度無法有效管控下，容易導致晶體管內部芯片性能出現不同程度的變化，而在芯片不同機理變化下，則會導致內部出現不同程度的碰撞現象，從而產生大量的機械應力。據實際調查能夠發現，在風力發電系統中，該晶體管的使用正處在正弦脈沖寬度調制技術研發階段，在實際研究中發現如果通過針對輸出端的電流波形實現管控，能夠像發電系統實現能量的傳輸，對于有效改善諧波的畸變狀態有著重要的影響。

2.2交一直一交變頻器

該部分作為當前風力發電系統中的核心部件，對于電流系統變速恒頻系統管控在發電機的傳動下，滿足整個風力發電系統運行需求。在實際應用中，發現以往所使用的交一直一交變頻器應用存在著諸多不理想的現象。而在新能源時代發展下，諸多研究學者針對該問題進行積極的改進，促使交一直一交變頻在應用中能夠實現導體內部電流雙向流動，在無刷雙饋電機風力發電系統中得到了充分的使用。此外，面對我國東南沿海地區存在的大型風力發電系統，通過使用該種新型電子電力技術，能夠提升智能化管控的效率，有效改善控制不穩定的風力管控現狀，同時實現噪音的有效管理也是非常重要的。

2.3矩陣式變換器（MC）

矩陣式變換器作為風力發電系統中創新使用的一種電子電力技術，該部件的使用整體上提升了風力發電系統的穩定性，對于風力發電系統實現全過程的穩定使用具有一定的借鑒意義。矩陣式變換器作為一種全新的電源交換部件，能夠促使電力系統中的電相數相位、幅值、頻率等根據實際需要實現有效的轉。簡言之，矩陣變換器能夠針對電流系統中的中堅部分有效剔除，并且在能夠針對電流波形和輸出電壓波形實現有效的轉換管控。

3 新能源時代電力電子技術在風力發電中應用的必要性分析

綜上所述，能夠有效發現在風力發電系統中，電力電子技術的創新使用具有非常必要的現實意義。首先，時代發展要求高效使用電力電子技術。新能源時代下，為了實現可持續發展，提升社會經濟的循環發展效率，積極促使風力發電系統實現穩定運行是非常必要的。而電力電子技術作為當前風力發電系統中的重要組成部分，積極結合時代發展趨勢和發展需求，結合全新的技術實現創新使用，具有重要的現實意義。其次，新能源時代下電力電子技術的使用是整個風力發電系統實現創新發展的重要橋梁。我國在建設風力發電系統中已經取得了突出的成效，但是如何促使風力發電系統實現穩定、協調的運行就需要從技術層面上創新改進。而電力電子技術作為風力發電系統的重要組成部分，積極結合新能源時代發展需求，加強對電力電子技術的創新應用，建設高效的、與國際接軌的風力發電系統具有是該系統實現創新發展的必然要求。

4 電力電子技術在風機發電機中的應用實踐

4.1對風力發電系統進行改造

在傳統風機發電機中，主動失速或失速風機發電機的關鍵運行方式，但這種運行方式存在著輸出功率的穩定性和可靠性較差的問題，而電力電子技術的應用則實現了對風機發電機系統的優化。比如，變速恒頻風力發電機系統的應用，該系統中的變速恒頻變槳距調節能夠在雙饋感應電機被配置在內部的情況下，提高整體的輸電質量，同時降低能耗。

4.2 對儲能的優化

在風力發電系統中，如何解決風向和風速的不穩定性，是提高風力發電系統效率的重要課題，面對這一問題，可以通過強化對風能有效存儲的方式來提高發電和供電的穩定性。目前較為通用的儲能方式是使用蓄電池，蓄電池的優勢在于能夠較快地進行儲能，且蓄電池的安裝過程也較為簡單。此外，通過超導線圈也能夠實現對風能的儲存，但就現有技術條件而言，該技術尚且不夠成熟，還無法實現普遍應用。

4.3風力發電濾波和補償的應用

風機發電機組在運行時有時會出現閃變、電源波動和配電網絡諧波的問題，為了盡可能避免這些問題對風力發電系統的干擾，就需要進行相應的補償和濾波處理。現階段最常用的兩種濾波補償技術分別是有源電力濾波器和靜止無功補償器，其中，有源電力濾波器的核心工作原理是通過電力電子器件中的相關可關斷組件，按照坐標變換的原理實現瞬時無功的有效控制，最終達到補償的目的。而靜止無功補償器是當下一種較為先進的技術，利用該技術能夠改善明顯的電壓波動，推動電能整體質量的提高。

4.4風力發電電磁波補充使用

風力發電系統中，電磁波補充技術對于整個風力發電系統實現高效穩定運行有著非常重要的作用。而在實際應用中，首先，為靜止無功補償器。該種技術作為當前國際上應用的較為前沿的技術，能夠在借助各種高頻開關下實現有效的管控，從而實現無功補償。其次，有源電力濾波器APF使用。這一器件在實際應用中如果組件出現斷裂的情況，那么坐標可以實現有效的轉換，提升無功控制水平，針對系統運行中的電流和電壓實現有效的補償，保證電力系統的穩定性運行。

結束語

風力發電是具有廣闊開發前景的新能源發電方式之一，而不斷發展成熟的電力電子技術在風機發電機中的應用，能夠提高風力發電的效率，保證電力變化的質量，甚至在一定程度上實現對發電成本的控制，因此必須積極開展對風機發電機中電力電子技術應用的探討，提高應用的質量和水平。

參考文獻

[1]姚丙義.一種風力發電機組冷卻風機隔振器的選型設計[J].現代商貿工業，2019.（ 13）： 185-187.

[2]李先法.探究風力發電中的電力電子技術和控制技術[J].大科技，2016，（ 18）：42.