电力电子在风力发电中的应用.pdfVIP

电力电子在风力发电中的应用--第1页

电力电子技术在风力发电中的应用

专业：

班级：

姓名：

学号：

指导老师：

日期：年月日

电力电子在风力发电中的应用--第1页

电力电子在风力发电中的应用--第2页

摘要：本文主要收集了风力发电系统中电力电子技术的应用，简单介绍了风电并

网技术、恒速恒频发电和变速恒频发电以及电力电子技术在风力发电储能、输电

技术、滤波补偿中的应用，并电力电子技术对风电系统运行性能的改善作了探讨。

关键词：电力电子技术、风力发电系统、性能改善

电力电子在风力发电中的应用--第2页

电力电子在风力发电中的应用--第3页

开发和利用新能源及可再生能源是解决中国能源和环保问题的重要战略措施之一。在众

多可再生能源中，风力发电技术是目前为止最适用于大规模发电的技术之一，而在风力发电

中应用电力电子技术，能使风电机组的运行特性大为改善，在风电并网及正常运行中也发挥

着重要作用。

1.风力发电系统的组成及其特点

不论是独立运行的风电系统还是并网运行的风电系统，其主要的组成部分都包括以下几个模

块：风机、发电机和控制系统。由于风力发电的一次能源即风能是间歇性的，发电机会经常

处于启停状态，因此发电机类型常选为异步发电机。而正是这些因素才使得风力发电系统有

着不同于常规发电系统的特点：

（1）输入风能的变化具有随机性，如果不采取任何措施，风力发电机输出的功率将随着

风速的变化而波动，从而影响发电系统的电能质量。

（2）含异步发电机的风力发电机组运行时输出有功功率，同时要吸取无功功率。不与电

网连接的风电系统必须配有无功补偿装置，这种补偿装置可以是固定电容器组，也可以是电

力电子器件组成的补偿设备。如果与电网相连，异步发电机吸收的无功可以部分或全部从电

网获取，但依然要根据风力发电机的类型及电网的要求来确定是否增设无功补偿装置。

（3）异步发电机无电压控制能力，电压波动容易超出允许范围。

以上这些风力发电系统的特点，也可以说是缺点，随着电力电子技术的应用正日益得到改善。

2.电力电子技术在风力发电系统中的应用

2.1在风力发电机系统中电力电子技术的应用。

除水力发电之外，风力发电是当今世界上可再生能源开发利用中技术最成熟、最具规模开发

和商业化发展前景的发电技术。风能是不能储存能源，将风能转换成电能并输送到电网过程

中，电力电子设备是关

键因素之一。目前，风力发电系统中应用的电力电子技术主要有风电并网技术、恒速恒频发

电和变速恒频发电。

2.1.1风电并网技术

由于并网运行的风电，其可靠性和稳定性都好，所以风电并网运行成为发展趋势。风电并网

运行与电力电子技术有着密切的关系。通常有直接与电网相连、通过电力电子器件组成的变

换器与电网联接这两种与电网连接的方式。直接与电网相连的风电场，为了限制异步发电机

在并网瞬间出现较大的冲击电流，配有软并网装置，即在异步发电机定子与电网之间每相串

入一只双向晶闸管，并网后由一个接触器的动合触头将其短接。至于采用的风力发电机的类

型，目前研究最多的是变速双馈异步发电机和变速同步发电机，由于它们本身构造上的特点

和技术上要求，与电网连接时都需要电力电子技术的支持。

2.1.2恒速恒频发电和变速恒频发电

风力发电系统中，发电机是能量转换的核心部分，风力发电机系统按照发电机运行的方式来

分，主要有恒速恒频风力发电系统和变速恒频风力发电系统两种。风力发电机组与电网并联

运行时，要求风力发电机