風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)中電力電子技術(shù)應(yīng)用

高楠

摘要：在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)之中，要想提高電能的質(zhì)量以及保證電力輸送的穩(wěn)定性和可靠性，對風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)中的設(shè)備有著較高的要求，而電力電子技術(shù)相對于其他傳統(tǒng)技術(shù)具備較多優(yōu)勢，能夠有效解決風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中存在的一些問題。本文對風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)中電力電子技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī);電力電子技術(shù);應(yīng)用

1 電力電子技術(shù)概述

電力電子技術(shù)主要是對電力領(lǐng)域中一系列電子技術(shù)的總稱，具體來說即是一種能夠通過電力電子器件實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換和操控的現(xiàn)代技術(shù)，電路、裝置及其他相關(guān)器件是電力電子技術(shù)的核心部分，其中，電路的理論基礎(chǔ)來源于電子學(xué)，半導(dǎo)體是電力電子器件的最根本材料。電力電子技術(shù)誕生的標(biāo)志是1957年美國通用電氣公司研制出的首個晶閘管問世。電力電子技術(shù)的基本功能囊括了整流、逆流、斬波、變頻、變相等。電力電子技術(shù)之所以能夠得到廣泛應(yīng)用，是因為其能夠滿足不同用電裝置的不同續(xù)期，利用電網(wǎng)的工頻電能，電力電子技術(shù)能夠轉(zhuǎn)換出不同性質(zhì)和用途的電能。電力電子技術(shù)的發(fā)展也推動了人們對電能利用方式和利用觀念的轉(zhuǎn)變，甚至可以說，電力電子技術(shù)是衡量一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。

2 風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用器件分析

2.1 絕緣柵雙極型晶體管 絕緣柵雙極型晶體管作為當(dāng)前風(fēng)力系統(tǒng)建設(shè)中重要的組成部分，該部分的存在主要是保證整個風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運行協(xié)調(diào)實現(xiàn)，保證整個系統(tǒng)運行實現(xiàn)互聯(lián)互動。在實際應(yīng)用中，絕緣柵雙極型晶體管使用主要包括雙極型三極管BJT、絕緣柵型場效應(yīng)管MOS兩部分。從實際構(gòu)成來看，該晶體管的使用屬于一種復(fù)合型的導(dǎo)體部件，是重要的合成器件。由于合成的特性導(dǎo)致該晶體管在實際應(yīng)用中具有非常突出的高輸入阻抗與低導(dǎo)通壓降特點?，F(xiàn)今，如果將該種晶體管應(yīng)用于電壓源管理中，能夠在借助脈沖制度實現(xiàn)調(diào)節(jié)基礎(chǔ)上，無源逆變，能夠促使直流電有效輸出，提升電力系統(tǒng)運行管理水平。但是，同樣在應(yīng)用中還應(yīng)該考慮到風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)容易受到來自風(fēng)速變化的影響，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電中所使用的絕緣柵雙極型晶體管溫度難以有效管控。在溫度無法有效管控下，容易導(dǎo)致晶體管內(nèi)部芯片性能出現(xiàn)不同程度的變化，而在芯片不同機(jī)理變化下，則會導(dǎo)致內(nèi)部出現(xiàn)不同程度的碰撞現(xiàn)象，從而產(chǎn)生大量的機(jī)械應(yīng)力。據(jù)實際調(diào)查能夠發(fā)現(xiàn)，在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，該晶體管的使用正處在正弦脈沖寬度調(diào)制技術(shù)研發(fā)階段，在實際研究中發(fā)現(xiàn)如果通過針對輸出端的電流波形實現(xiàn)管控，能夠像發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)能量的傳輸，對于有效改善諧波的畸變狀態(tài)有著重要的影響。

2.2交一直一交變頻器

該部分作為當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的核心部件，對于電流系統(tǒng)變速恒頻系統(tǒng)管控在發(fā)電機(jī)的傳動下，滿足整個風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運行需求。在實際應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)以往所使用的交一直一交變頻器應(yīng)用存在著諸多不理想的現(xiàn)象。而在新能源時代發(fā)展下，諸多研究學(xué)者針對該問題進(jìn)行積極的改進(jìn)，促使交一直一交變頻在應(yīng)用中能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)體內(nèi)部電流雙向流動，在無刷雙饋電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中得到了充分的使用。此外，面對我國東南沿海地區(qū)存在的大型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，通過使用該種新型電子電力技術(shù)，能夠提升智能化管控的效率，有效改善控制不穩(wěn)定的風(fēng)力管控現(xiàn)狀，同時實現(xiàn)噪音的有效管理也是非常重要的。

2.3矩陣式變換器（MC）

矩陣式變換器作為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中創(chuàng)新使用的一種電子電力技術(shù)，該部件的使用整體上提升了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)全過程的穩(wěn)定使用具有一定的借鑒意義。矩陣式變換器作為一種全新的電源交換部件，能夠促使電力系統(tǒng)中的電相數(shù)相位、幅值、頻率等根據(jù)實際需要實現(xiàn)有效的轉(zhuǎn)。簡言之，矩陣變換器能夠針對電流系統(tǒng)中的中堅部分有效剔除，并且在能夠針對電流波形和輸出電壓波形實現(xiàn)有效的轉(zhuǎn)換管控。

3 新能源時代電力電子技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中應(yīng)用的必要性分析

綜上所述，能夠有效發(fā)現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，電力電子技術(shù)的創(chuàng)新使用具有非常必要的現(xiàn)實意義。首先，時代發(fā)展要求高效使用電力電子技術(shù)。新能源時代下，為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，提升社會經(jīng)濟(jì)的循環(huán)發(fā)展效率，積極促使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)穩(wěn)定運行是非常必要的。而電力電子技術(shù)作為當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的重要組成部分，積極結(jié)合時代發(fā)展趨勢和發(fā)展需求，結(jié)合全新的技術(shù)實現(xiàn)創(chuàng)新使用，具有重要的現(xiàn)實意義。其次，新能源時代下電力電子技術(shù)的使用是整個風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的重要橋梁。我國在建設(shè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中已經(jīng)取得了突出的成效，但是如何促使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)穩(wěn)定、協(xié)調(diào)的運行就需要從技術(shù)層面上創(chuàng)新改進(jìn)。而電力電子技術(shù)作為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，積極結(jié)合新能源時代發(fā)展需求，加強(qiáng)對電力電子技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，建設(shè)高效的、與國際接軌的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有是該系統(tǒng)實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的必然要求。

4 電力電子技術(shù)在風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用實踐

4.1對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行改造

在傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)中，主動失速或失速風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵運行方式，但這種運行方式存在著輸出功率的穩(wěn)定性和可靠性較差的問題，而電力電子技術(shù)的應(yīng)用則實現(xiàn)了對風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)化。比如，變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用，該系統(tǒng)中的變速恒頻變槳距調(diào)節(jié)能夠在雙饋感應(yīng)電機(jī)被配置在內(nèi)部的情況下，提高整體的輸電質(zhì)量，同時降低能耗。

4.2 對儲能的優(yōu)化

在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，如何解決風(fēng)向和風(fēng)速的不穩(wěn)定性，是提高風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)效率的重要課題，面對這一問題，可以通過強(qiáng)化對風(fēng)能有效存儲的方式來提高發(fā)電和供電的穩(wěn)定性。目前較為通用的儲能方式是使用蓄電池，蓄電池的優(yōu)勢在于能夠較快地進(jìn)行儲能，且蓄電池的安裝過程也較為簡單。此外，通過超導(dǎo)線圈也能夠?qū)崿F(xiàn)對風(fēng)能的儲存，但就現(xiàn)有技術(shù)條件而言，該技術(shù)尚且不夠成熟，還無法實現(xiàn)普遍應(yīng)用。

4.3風(fēng)力發(fā)電濾波和補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)組在運行時有時會出現(xiàn)閃變、電源波動和配電網(wǎng)絡(luò)諧波的問題，為了盡可能避免這些問題對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的干擾，就需要進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償和濾波處理?，F(xiàn)階段最常用的兩種濾波補(bǔ)償技術(shù)分別是有源電力濾波器和靜止無功補(bǔ)償器，其中，有源電力濾波器的核心工作原理是通過電力電子器件中的相關(guān)可關(guān)斷組件，按照坐標(biāo)變換的原理實現(xiàn)瞬時無功的有效控制，最終達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康摹６o止無功補(bǔ)償器是當(dāng)下一種較為先進(jìn)的技術(shù)，利用該技術(shù)能夠改善明顯的電壓波動，推動電能整體質(zhì)量的提高。

4.4風(fēng)力發(fā)電電磁波補(bǔ)充使用

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，電磁波補(bǔ)充技術(shù)對于整個風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)高效穩(wěn)定運行有著非常重要的作用。而在實際應(yīng)用中，首先，為靜止無功補(bǔ)償器。該種技術(shù)作為當(dāng)前國際上應(yīng)用的較為前沿的技術(shù)，能夠在借助各種高頻開關(guān)下實現(xiàn)有效的管控，從而實現(xiàn)無功補(bǔ)償。其次，有源電力濾波器APF使用。這一器件在實際應(yīng)用中如果組件出現(xiàn)斷裂的情況，那么坐標(biāo)可以實現(xiàn)有效的轉(zhuǎn)換，提升無功控制水平，針對系統(tǒng)運行中的電流和電壓實現(xiàn)有效的補(bǔ)償，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性運行。

結(jié)束語

風(fēng)力發(fā)電是具有廣闊開發(fā)前景的新能源發(fā)電方式之一，而不斷發(fā)展成熟的電力電子技術(shù)在風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用，能夠提高風(fēng)力發(fā)電的效率，保證電力變化的質(zhì)量，甚至在一定程度上實現(xiàn)對發(fā)電成本的控制，因此必須積極開展對風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)中電力電子技術(shù)應(yīng)用的探討，提高應(yīng)用的質(zhì)量和水平。

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