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浅谈电力电子技术在风力发电中的应用

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摘要：现阶段国家重视能源节约和可持续发展，风力能源成为电力企业不可或缺的动力能源，电力电子技术能够保证风力发电系统的正常运行，因此，本文对电力电子技术在风力发电中的应用进行了分析，希望对关注此话题的人有所帮助。

关键词：电力电子技术；风力发电；电力领域；电力装置

引言：电力电子技术是指通过电力电子装置的运行来控制电力系统。在电力领域的应用较为广泛，风力能源在电力领域的开发与利用，需要合理掌控电力电子技术，并对风力发电系统中存在的问题进行有效的解决，从而推动电力事业的不断进步。

1电力电子主要器件在风力发电中的使用情况

1.1绝缘栅双极型晶体管

绝缘栅双极型晶体管思维英文缩写为IGBT，是一种控制功率的器件，在风力发电系统中主要负责控制功率，通过PWM技术的应用，对系统中的信号进行数字编码，能够进行无源逆变。风力发电系统稳定性不足，在运行过程中容易造成波动，IGBT中的器件的焊接处会产生较大的热能，但IGBT具有驱动功率小、饱和压低等特点，使得IGBT技术成为风力发电系统控制中的关键技术应用。

1.2交直交变频器

交直交变频器在电力电子设备中的应用较为广泛，通过交直交变频器能够有效控制风力发电系统中的电压谐波多、侧功率不高的情况，在变速恒频与无刷双馈电机的系统运行中实现双向交流。另外，交直交变频器能够实现有功与无功的转化，减少风电机组变速时的噪音[1]。

1.3矩阵变换器

矩形变换器是一种新型的电源变换器，能够有效控制电力系统运行中的各项参数，通过对各项参数的调节，对风力发电系统的电源变化器进行控制，实现对变频恒频的有效控制，对风能进行充分的开发与利用。

2电力电子技术在风力发电中的实际应用

风力发电系统运行的核心是发电机对能量的转换，风力资源本身是一种不稳定的资源，需要电力电子技术对风力发电系统的运行进行有效的控制与维护，且风电机组需要并网运行，才能达到风力发电要求，需要保证电网频率与电能频率，控制风力发电系统进行恒定性的能源转化与发电。

2.1风力发电机系统控制管理

风力发电系统运行的方式可分为恒速恒频发电系统与变速恒频发电系统。恒速恒频发电系统采用的是异步发电机，风力发电机组具有三个叶片，主轴中包含高度轴和低速轴，其运行过程为超同步状态，由于变化不明显，可以看作是恒速恒频运作。其缺点在于桨叶是风能传递的主要通道，风速较快时会产生较大的机械能，长期的转动会造成主轴、齿轮箱等部位的磨损，从而提高风力发电成本。恒速恒频发电系统的应用无法有效控制电压，不利于电网故障以及发电系统的修复，造成较为严重的成本消耗。

变速恒频发电系统采用的是异步风力发电机组的运行方式，能够有效实行并网运行，受到风速和风向影响时，会出现电压谐波造成电网运行的不稳定，在风力发电系统中引入变速恒频控制，当风轮的动能随着风力大小改变时，能够通过恒频控制保证稳定的功率输出。变速恒频发电系统对风力发电中的不稳定性进行了保障，但与此同时，系统的有效运行需要更多的电力电子技术进行控制要管理，才能提高风力发电系统运行效率。

2.2能源储备技术

风力发电系统中并网运行的容量较大，容易造成系统运行的不稳定性，风力发电系统中能量储备装置的安装能够增加风电并网容量，优化风电机输出的电压与频率。使电能质量更加稳定。首先，系统中安装蓄电池能够储蓄电能，为电力系统提供稳定的电力资源，现阶段的电能储存技术中，储蓄电池的应用较为普遍，通过对风力发电系统中电能的储蓄收集，能够有效环节风力发电系统运行压力，提高供电品质。其次，储蓄电池供电具有不间断供应电力资源的作用，风力发电具有随机性，且当风力发电系统出现故障时，储蓄电池的应用为风力发电系统的维修提供有效的时间，保证电力资源的正常供应。最后，能源储备技术的应用，使得风力发电系统的应用范围更加广泛，在偏远的山区或高原地区，气候环境恶劣，风力发电能够在该区域进行有效的运行，为偏远的地区输送电力资源。

2.3输电技术

风力发电系统需要充足的风能，决定了风力发电系统的安装位置较为偏远或空旷，现阶段风力发电系统使用的是交流输电，在一定程度上具有不稳定性等缺点，未来的电力资源供应趋势为高压直流输电，该项输电技术在风力发电系统中的设计研究，需要实现不同区域风力发电系统输出的电力资源相加，实现异步联网。电力电子技术中IGBT技术的应用，能够通过参数编码，对风力发电系统的输电过程进行编码，有效控制电流的稳定相加并优化输电流程。

2.4滤波、补偿技术

风力发电系统的变化会造成电压谐波，且电力资源的供应会受到谐波污染，容易出现电源波动的现象，需要对风力发电系统进行滤波与电能补偿，使得电力资源的供应更加稳定高效，风力发电系统不会受到损害。其一是有源电力滤波器的应用，能够采用坐标变换原理进行器件的开关管理，通