新能源时代电力电子技术在风力发电中的应用探索

高军

摘    要：全球经济的快速发展使人们更加意识到保护和合理使用传统能源。新能源已成为现代社会发展的焦点。风能是一种非常重要的新能源，具有无限的发展潜力。目前，如何提高风力发电效率仍是人们探索和研究的重点。本文主要论述了电力电子技术在风力发电中的应用。

关键词：新能源时代;电力电子技术;风力发电;应用

1  引言

目前，在我国经济快速发展的背后隐藏着许多问题。随着电力需求的不断增加，传统的煤炭、天然气等能源消耗也在增加。与此同时，火电厂、火电厂和核电厂的污染物排放也显著增加。如今，日益严重的雾霾现象与此无关。在人们对能源需求增加的同时，环境治理水平也在提高。要求。面对这种形势，风能和太阳能已成为目前比较乐观的新能源。对于风能而言，其低污染、低破坏、可再生和可回收的特性使风能发电具有无限的潜力。风力发电是改善当今能源短缺和污染严重的形势的重要途径。电力电子技术广泛应用于风力发电中，这增加了对设备、控制和电力传输的要求。这是风力发电普及的重要保证。

2  简述电力电子技术以及微电网内容

电力电子技术：电力电子技术作为当前能源技术的重要发展方向，具有能源利用效率高，对周边环境影响较小，充分发挥良好的经济效益，提高能源供应的稳定性等特点。对于资源有限、人口众多的国家来说，充分发挥电力电子技术的优势和作用，有利于促进社会的可持续发展。微型智能电网"：通过集成电力电子设备，微型智能电网"通常指一组负载的有效组合和微功率源，形成一个系统或小几何，和相应的连接通过分销网络，唯一共同耦合点不仅可以独立操作，同时联合行动。微电网中的微电源连接配电网和电力电子开关，可灵活控制。

3  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。

3.1  绝缘栅双极型晶体管（IGBT）

IGBT模块是风力发电的主要模块。它由双极晶体管BJT和绝缘栅场效应晶体管MOS组成。它属于一种复合材料全控电压驱动功率半导体器件。由于它是一种复合器件，具有高输入阻抗和低通压降的优点。IGBT可以借助电压源转换器实现电流关断，实现脉宽调制的无源逆变。因此，它有助于在没有交流电源的情况下定位负载点，并直接从直流终端传输电力。当然，风力发电过程中经常受到不可控风速的影响，风向和风稳定性差。这可能会导致风电IGBT模块温度异常，导致不同芯片与铜基板之间出现接触点，导致铜基板与基板之间发生焊接。承受周期性大库存的热效应，并伴随着机械应力的存在。现阶段风力发电IGBT模块多采用基于正弦脉宽调制技术的逆变器，通过控制开发波形实现输出电流控制。当初始角度改变时，逆变器开始向电网输送能量，大大提高了谐波系数或畸变系数。

3.2  交-直-交变频器

该装置主要存在于风力发电的变速恒频系统中，通过改变频率将发电机想要完成的电网能量转移。AC-DC-AC变频器通过技术改造，解决了AC-AC变频器原有的输出电压谐波多、输入功率因数低、功率元件应用大等问题。随着技术的进步，AC-DC-AC变频可以实现控制策略，可以有效地完成电流在导体中的双向运动。该技术不仅可以应用于变速恒频双馈电机风力发电系统，还可以应用于无刷双馈电机风力发电系统。在这个阶段，一些海域的大型风电场也配备了大量的电力电子变频技术。通过控制各种有功和无功动作，可以实现所有风力机的智能换挡，综合利用不稳定的风能，持续降低机组和风电功率。机械应力和噪音，如产生风扇叶片。

3.3  矩阵式变换器（MC）

作为一种新型的交流-交流功率变换器，它可以实现交流相位、相位、幅值、频率等各种参数的转换，使得风力发电的应用前景更加广阔。矩阵变换器除去中间直流储能部分，在四象限运行时产生良好的输入电流波形和输出电压波形。由于可以在多个电流参数下进行调节，可以更好地干预风力发电系统，实现变速恒频控制，通过捕获最大风能提高发电效率。

4  电力电子技术在风力发电中具体应用途径分析

4.1  风力发电机改造使用

在风力发电系统中，发电机作为重要的组成部分，加强电力电子技术在风力发电系统中的创新应用十分必要。具体而言，即采用变速恒频风力发电系统，在小风力发电系统内部形成双馈异步电动机。在此运行机制的形成下，可以促进发电机的节能，提高运输质量。此外，变速恒频风力发电系统同时采用多台多电平同步发电机，可以促进发电系统的优化利用。

4.2  风力储能系统改造使用

实际上，由于风力发电系统的特殊性，需要在实际风力发电系统运行过程中保证发电的稳定性，从而提高风能在单位时间内的运行效率。为了有效地满足这一要求，需要为风力发电系统提供稳定的动能。然后，经过创新研究，发现使用不间断电源方式可以在不间断电源结构的组合下实现组合调整，并与脉宽调制技术和绝缘栅双极晶体管相结合使用。该系统可为偏远地区的风力发电系统提供不间断的动能储备。

4.3  风力发电输电系统改造使用

由于风力发电系统一般安装在相对偏远的地区，如何从偏远地区输出电流成为一个问题。在这个系统中，风能传输系统的有效利用成为必然。在新能源时代，风电输电系统的改造和利用具有十分必要的实用价值。目前，风发现行业正在创新、开发和应用高压直流输电技术。在长期应用中发现，该技术不仅实际投资成本低，而且传输效率高，整体性价比很高。高压直流传输技术集成了各类电流电力电子技术，可以促进IGBT晶体管和GTO关断晶闸管等元件的充分发挥。经过PWM的创新使用，可以发现整个直流传输的效率提高了很多。总的来说，采用这种传输技术使整个管理更加稳定具有实际必要的现实意义。

4.4  风力发电滤波、补偿的电力电子技术应用

风电机组易受配电网谐波污染、供电波动、闪变等影响，不可避免地需要进行滤波和补偿处理。目前，滤波和补偿技术主要有静态无功补偿和有源电力滤波器两种。静态无功补偿器SVF在业内属于国际先进技术。放弃使用大容量电容和电感，主要使用电力电子设备提供的高频开关来完成无功补偿。SVF技术适用于中高压动态电力系统的无功补偿。在实际应用中，可以快速跟踪负荷变化并进行无功补偿，改善风力发电中较为明显的电压波动，提高不稳定的电能质量。有源电力滤波器APF的工作原理是选择电力电子设备中的截止元件，遵循坐标变换的原理，完成瞬时无功控制，主动补偿被测对象的电流和电压。APF会改变负载所需的电源模式，关闭系统电源，并切换到电源控制器产生电流。与普通的静态动态无功功率补偿装置相比，有源滤波器具有更突出的优点，响应速度快，补偿率高，能有效地滤除较高的谐波，实现功率因数的完全补偿。

5  结束语

总之，风能是目前世界上正在开发和应用的新能源。风力发电具有很好的應用前景。随着电力电子技术的发展，风力发电系统的许多环节都会得到更好的发展。未来，风力发电效率将持续提高，电能转换质量将持续改善，风力发电成本将相应降低。风电将在促进经济建设、改善环境、美化生活等方面发挥积极作用。

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