风机发电机中电力电子技术应用

高楠

摘要：在风力发电系统之中，要想提高电能的质量以及保证电力输送的稳定性和可靠性，对风机发电机中的设备有着较高的要求，而电力电子技术相对于其他传统技术具备较多优势，能够有效解决风力发电系统中存在的一些问题。本文对风机发电机中电力电子技术应用进行探讨。

关键词：风机发电机;电力电子技术;应用

1 电力电子技术概述

电力电子技术主要是对电力领域中一系列电子技术的总称，具体来说即是一种能够通过电力电子器件实现电能转换和操控的现代技术，电路、装置及其他相关器件是电力电子技术的核心部分，其中，电路的理论基础来源于电子学，半导体是电力电子器件的最根本材料。电力电子技术诞生的标志是1957年美国通用电气公司研制出的首个晶闸管问世。电力电子技术的基本功能囊括了整流、逆流、斩波、变频、变相等。电力电子技术之所以能够得到广泛应用，是因为其能够满足不同用电装置的不同续期，利用电网的工频电能，电力电子技术能够转换出不同性质和用途的电能。电力电子技术的发展也推动了人们对电能利用方式和利用观念的转变，甚至可以说，电力电子技术是衡量一个国家工业发展水平的重要标志之一。

2 风力发电中的应用器件分析

2.1 绝缘栅双极型晶体管 绝缘栅双极型晶体管作为当前风力系统建设中重要的组成部分，该部分的存在主要是保证整个风力发电系统运行协调实现，保证整个系统运行实现互联互动。在实际应用中，绝缘栅双极型晶体管使用主要包括双极型三极管BJT、绝缘栅型场效应管MOS两部分。从实际构成来看，该晶体管的使用属于一种复合型的导体部件，是重要的合成器件。由于合成的特性导致该晶体管在实际应用中具有非常突出的高输入阻抗与低导通压降特点。现今，如果将该种晶体管应用于电压源管理中，能够在借助脉冲制度实现調节基础上，无源逆变，能够促使直流电有效输出，提升电力系统运行管理水平。但是，同样在应用中还应该考虑到风力发电系统容易受到来自风速变化的影响，导致风力发电中所使用的绝缘栅双极型晶体管温度难以有效管控。在温度无法有效管控下，容易导致晶体管内部芯片性能出现不同程度的变化，而在芯片不同机理变化下，则会导致内部出现不同程度的碰撞现象，从而产生大量的机械应力。据实际调查能够发现，在风力发电系统中，该晶体管的使用正处在正弦脉冲宽度调制技术研发阶段，在实际研究中发现如果通过针对输出端的电流波形实现管控，能够像发电系统实现能量的传输，对于有效改善谐波的畸变状态有着重要的影响。

2.2交一直一交变频器

该部分作为当前风力发电系统中的核心部件，对于电流系统变速恒频系统管控在发电机的传动下，满足整个风力发电系统运行需求。在实际应用中，发现以往所使用的交一直一交变频器应用存在着诸多不理想的现象。而在新能源时代发展下，诸多研究学者针对该问题进行积极的改进，促使交一直一交变频在应用中能够实现导体内部电流双向流动，在无刷双馈电机风力发电系统中得到了充分的使用。此外，面对我国东南沿海地区存在的大型风力发电系统，通过使用该种新型电子电力技术，能够提升智能化管控的效率，有效改善控制不稳定的风力管控现状，同时实现噪音的有效管理也是非常重要的。

2.3矩阵式变换器（MC）

矩阵式变换器作为风力发电系统中创新使用的一种电子电力技术，该部件的使用整体上提升了风力发电系统的稳定性，对于风力发电系统实现全过程的稳定使用具有一定的借鉴意义。矩阵式变换器作为一种全新的电源交换部件，能够促使电力系统中的电相数相位、幅值、频率等根据实际需要实现有效的转。简言之，矩阵变换器能够针对电流系统中的中坚部分有效剔除，并且在能够针对电流波形和输出电压波形实现有效的转换管控。

3 新能源时代电力电子技术在风力发电中应用的必要性分析

综上所述，能够有效发现在风力发电系统中，电力电子技术的创新使用具有非常必要的现实意义。首先，时代发展要求高效使用电力电子技术。新能源时代下，为了实现可持续发展，提升社会经济的循环发展效率，积极促使风力发电系统实现稳定运行是非常必要的。而电力电子技术作为当前风力发电系统中的重要组成部分，积极结合时代发展趋势和发展需求，结合全新的技术实现创新使用，具有重要的现实意义。其次，新能源时代下电力电子技术的使用是整个风力发电系统实现创新发展的重要桥梁。我国在建设风力发电系统中已经取得了突出的成效，但是如何促使风力发电系统实现稳定、协调的运行就需要从技术层面上创新改进。而电力电子技术作为风力发电系统的重要组成部分，积极结合新能源时代发展需求，加强对电力电子技术的创新应用，建设高效的、与国际接轨的风力发电系统具有是该系统实现创新发展的必然要求。

4 电力电子技术在风机发电机中的应用实践

4.1对风力发电系统进行改造

在传统风机发电机中，主动失速或失速风机发电机的关键运行方式，但这种运行方式存在着输出功率的稳定性和可靠性较差的问题，而电力电子技术的应用则实现了对风机发电机系统的优化。比如，变速恒频风力发电机系统的应用，该系统中的变速恒频变桨距调节能够在双馈感应电机被配置在内部的情况下，提高整体的输电质量，同时降低能耗。

4.2 对储能的优化

在风力发电系统中，如何解决风向和风速的不稳定性，是提高风力发电系统效率的重要课题，面对这一问题，可以通过强化对风能有效存储的方式来提高发电和供电的稳定性。目前较为通用的储能方式是使用蓄电池，蓄电池的优势在于能够较快地进行储能，且蓄电池的安装过程也较为简单。此外，通过超导线圈也能够实现对风能的储存，但就现有技术条件而言，该技术尚且不够成熟，还无法实现普遍应用。

4.3风力发电滤波和补偿的应用

风机发电机组在运行时有时会出现闪变、电源波动和配电网络谐波的问题，为了尽可能避免这些问题对风力发电系统的干扰，就需要进行相应的补偿和滤波处理。现阶段最常用的两种滤波补偿技术分别是有源电力滤波器和静止无功补偿器，其中，有源电力滤波器的核心工作原理是通过电力电子器件中的相关可关断组件，按照坐标变换的原理实现瞬时无功的有效控制，最终达到补偿的目的。而静止无功补偿器是当下一种较为先进的技术，利用该技术能够改善明显的电压波动，推动电能整体质量的提高。

4.4风力发电电磁波补充使用

风力发电系统中，电磁波补充技术对于整个风力发电系统实现高效稳定运行有着非常重要的作用。而在实际应用中，首先，为静止无功补偿器。该种技术作为当前国际上应用的较为前沿的技术，能够在借助各种高频开关下实现有效的管控，从而实现无功补偿。其次，有源电力滤波器APF使用。这一器件在实际应用中如果组件出现断裂的情况，那么坐标可以实现有效的转换，提升无功控制水平，针对系统运行中的电流和电压实现有效的补偿，保证电力系统的稳定性运行。

结束语

风力发电是具有广阔开发前景的新能源发电方式之一，而不断发展成熟的电力电子技术在风机发电机中的应用，能够提高风力发电的效率，保证电力变化的质量，甚至在一定程度上实现对发电成本的控制，因此必须积极开展对风机发电机中电力电子技术应用的探讨，提高应用的质量和水平。

参考文献

[1]姚丙义.一种风力发电机组冷却风机隔振器的选型设计[J].现代商贸工业，2019.（ 13）： 185-187.

[2]李先法.探究风力发电中的电力电子技术和控制技术[J].大科技，2016，（ 18）：42.