双馈型风力发电变流器及其控制

周四平（沈阳中科天道新能源装备股份有限公司，辽宁沈阳　110001）

双馈型风力发电变流器及其控制

周四平
（沈阳中科天道新能源装备股份有限公司，辽宁沈阳110001）

如今，随着时代的进步以及科技的不断发展，人们对于生活质量的要求已经越来越高，电作为一种能耗已经成为了我们日常生活当中必不可缺少的重要部分，但也正因如此，世界上由于发电产生的废气逐渐变多，保护环境迫在眉睫。因此，在全世界都提倡保护环境的大背景之下，我国对于风力发电的重视力度不断加大，而风力发电变流装置以及其本身独特的控制技术，就是风力发电所需要进行研究的重要组成部分之一，分析发电变流器及其控制技术，关系着风力发电系统的可靠性、供电质量等等。本文从实际出发，分析了风力发电的各种变流装置，通过对比阐述了对其进行控制是的难点，同时阐述了两种控制系统，指出了未来变流以及控制技术的发展方向。

双馈型风力发电变流器控制技术

自上个世纪七十年代开始，风力发电逐渐开始发展，而到上个世纪九十年代左右，风力发电的发展速度得到了质的飞越，在这一时期，各种风力发电技术不断出现，而电子功率变换技术的出现以及发展，更是推进了风力发电技术的更新，并丰富了风电机组的类型。

机组在运行时，要求其输出与电网的频率是相统一的，一般而言，要保持其频率恒定，通常需要从恒速恒频或者是变速变频两个方向进行控制。而由于风机的转速变化范围小，因此如何提高风机的效率，已经成为了风力发电的主要攻克难点，而能够在较宽范围内实现最大的风力捕捉，也成为了公认的最为优良的调节方式。

1　双馈感应发电机变速恒频风力发电系统

在实际的操作过程当中我们知道，变速恒频控制系统的实现形式是多种多样的，就目前来讲，利用双馈感应发电机的方案是被广泛应用的。

在利用双馈感应发电机作为变速恒频的方案当中，发电机是与电网直接连接在一起的，这样连接，需要通过齿轮箱将风机与发电机连接在一起，这样连接，一方面可以通过对香味、频率等控制来实现变速恒频，另一方面还能够起到良好的无功补偿作用。

由于自身的变流器在转子回路，因此发电机对于转子侧电源的容量并没有很高的要求，通常来讲，应为机组容量的百分之三十到百分之五十之间，这种调节方法，能够有效的节约成本，加大机组的工作效率。这种系统的特点在于体积小、成本低，除此之外，还实现了电网、发电机之间的柔性连接，但由于齿轮箱本身常常会出现一些故障，且造价昂贵，因此这套系统已经存在一些自身的缺点。

2　永磁直驱变速恒频风力发电系统

就发展速度来看，永磁直驱变速恒频风力发电系统可以说是发展速度最快的一套系统，其结构为通过直流电容，将变流器和电机侧进行连接，实现有功和无功的控制。

在这一套系统当中，传统的励磁被永磁体所代替，因此省去了普通发电机当中的电刷以及滑环，使得机组对于风能的利用率大大提升，并在一定程度上降低了成本。由于在永磁直驱变速恒频风力发电系统当中，变流器与发电机的容量是一样的，因此这一套系统当中的变流器，也是全功率的变流器。

但与此同时，我们还需要看到这套系统当中的缺点，永磁材料的价格不菲，这就导致发电机本身的造价过于昂贵，而永磁材料一旦失去磁性，也会给机组带来巨大的打击。

3　电励磁同步发电机变速恒频风力发电系统

该系统采用有齿轮箱的发电机，一方面能够进行低俗发电，另一方面还需要小功率变流器进行控制。

4　风力发电机组的变桨距控制

从目标的层次划分来看，风力发电系控制系统分别分为获取最大能量、保证可靠运行以及提供电力质量三个方面，而为达到上述的这三个目标，风力发电系统的控制技术也分别经历了不同的阶段，其阶段分为定桨距控制、变速控制等。

随着单机容量的不断大型化，变桨距控制技术正在受到越来越高的重视，这主要是因为其自身的高效性以及实用性的特点，与传统的定桨距控制技术进行比较我们发现，变桨距控制技术拥有桨叶轻巧，桨距角自行调节等多重优势，这些特点能够提高对于风能的吸收率，同时还能够使得电流的功率输出更为平稳。就技术发展趋势来看，小容量的风机以及大容量的风机还分别可以采用定桨距速以及变桨距控制的技术。

结束语：现如今，在风力发电的各项技术当中，变速恒频发电技术已经成为了主流的发电技术，其在国际上已经得到了越来越多的应用，而各国对于该技术的重视程度也正在不断增加。对于直趋势的风力发电系统，采用不控整流以及背靠背双PWM是最佳的方案。随着时代的进步和科技的不断发展，风电技术已经成为了主要的发电技术之一，而由于对于大功率变流器需求的不断增加，其拓补形式也在不断的发展，就目前看来，多电平流技术在未来将会得到更加广阔的发展空间，并得到更多的研究。随着规模的增大，风电系统应具有低压穿越的能力，而从未来的发展趋势来看，小容量的风机以及大容量的风机还分别可以采用定桨距速以及变桨距控制的技术。

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