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永磁直驱风力发电系统及变流器控制措施

摘要：随着我国经济水平以及工业化、机械化水平的不断提高，社会公众的日

常生活与工厂生产对于能源的需求越来越大。但我国的能源消费与能源储备却逐

渐呈现不匹配的趋势，传统能源不仅存在着环境污染等问题，也在消耗中逐渐面

临紧缺的危机。因此，我国社会对于新能源的开发十分重视，在众多新能源之中，

风力发电作为高效方便且有一定操作性的能源得到了广泛关注，本文也将结合金

风科技生产的发电系统对于永磁直驱风力发电系统以及相关的变流器进行深入研

究。

关键词：风力发电；永磁直驱风力发电系统；变流器

引言：在众多新能源开发中，风能作为清洁有效且又具有操作性的能源在我

国的部分地区得到了深入的研发，而在风力发电系统中，永磁直驱风力发电系统

是我国目前研发的风力的必威体育精装版科研成果之一，它具有稳定且安全的发电系统、对

于风能资源的利用率和发电效率也十分高，除此之外，永磁直驱风力发电系统还

具有简单方便的操作方式等特点，因此成为了我国风力发电系统的首选，甚至出

口海外。

一、永磁直驱风力发电系统

在我国的能源分布中，传统能源分布十分不均，且资源日益稀缺。因此，各

式的新能源作为传统能源的替代品，在我国的能源消费中逐步占据有利地位。而

在我国的新能源种类中，研究人员对于风能的开发取得了一定的进展，本文也将

进行主要探讨。

在风力发电中，主要包含风力机和发电机两大部分，而我国的风力发电系统

正是在这两部分的基础上进行的相关研究。在传统的风力发电系统中，大多采用

异步式发电机，这种发电机在进行风力发电时耗费的风能大，资源转换利用率低，

在使用方面并不方便[1]。而永磁直驱风力发电系统相较于传统的风能发电系统，

减去了累赘繁重的部件，扩大了系统容量，不仅提高了资源的转换率，更有助于

减少在整个转换过程中的能耗，也因此成为了我国目前风力发电的首选。

二、永磁直驱风力发电系统的优点

在我国工业现代化转型的过程中，我国的风力发电系统也经历着转型，和传

统的风力发电系统相比，永磁直驱风力发电系统在许多方面都有着独特的优势。

在我国目前的风力发电中，许多地区选择的还是双馈感应发电系统，这种发

电系统虽然发电机运行速度较快且整体轻便便于安装，但是在增速齿轮箱、设备

噪音以及日常的维护保养方面都容易出现困难。现代维修人员对于双馈感应发电

系统的维护十分频繁，且一旦发生大风天气或其他自然灾害，亦或是系统短路，

维修人员需要修复的时间十分长，耗费的程序也非常复杂[2]。

和传统的双馈感应发电系统相比，永磁直驱风力发电系统虽然需要全功率的

变流器，耗费的价格和成本高、设备体积较大，但是其开始运行后相对维护次数

小，系统运行更流畅。归根究底，永磁直驱风力发电系统选择了我国国内较为先

进的PMSG风机组，该风机组的系统操作简单，发电效率高，因此十分适配目前

的风力发电系统。除此之外，PMSG风机组简便的操作更适合维修人员进行检查

和维护，保证了系统的使用率。且该风机组还能够在出现问题之时保证一定的发

电效率，即使出现问题短时间内也不会造成大面积停电的恐慌，是我国目前风力

研究的重中之重。

三、我国对于永磁直驱风力发电系统中变流器的研究

在我国的风力发电系统中，随着现代科技的不断引入，永磁直驱风力发电系

统得到了较为明显的进步。无论是发电系统的选择还是相关的维护都较传统的风

力发电系统有着更高的能源利用率和使用效率。在变流器方面，永磁直驱风力发

电系统也有所突破，选择了双PWM变流器的电路结构[3]。这种变流器的电路主

要包括两个方面：网侧与机侧。

在变流器使用中，不同的变流器有着不同的使用重点：

网侧变流器由于其自身特性，主要是为了帮助永磁直驱风力发电系统在直流

电压方面实现稳定可靠地输出，保证输出的功率和输出并网。在整个系统中，网

侧变流器主要是将风电系统的电机产生的电流和电压进行逆变，令原本的直流电

压成为可以供公众使用的交流电。这个逆变的过程中，网侧变流器主要利用三相

电压型PWG变流器来对电压的相位幅值以及电流的直接调控进行控制，保证了

社会公众的生产生活的用电。

和网侧变流器不同，机侧变流器由于其自身具有的特性，有着不同的侧重点，

主要在于对PMSG系统的全面控制，控制永磁直驱风力发电系统的电机速度，保

证发电系统的效率。这两个系统结合既能够保证永磁直驱风力发电系统输出电压

的稳定，又能够保证该系统风能转化为电能的功率最大化。目前