风机发电机中电力电子技术应用

2021-11-23蓝天

商品与质量 2021年13期

蓝天

淄博瑞安输变电工程有限公司山东淄博 255000

1 当前电力电子技术的应用领域

电能器件能否在既定的时间段内完成转换是电力电子技术在发展的过程中需要重点把控的地方，属于现代技术的范畴，电力电子技术的功能主要包含了逆变、整流、变频等基本方面，除此以外还涉及到斩波和智能开关等方面的内容。借助电网工频电能的转变能够有效完成各种目的，以此适应现代化生产在电力电子方面的实际需求。具体应用方面，其应用领域主要包括了三大方面：其一，基于变频器的帮助下围绕着微电子以及控制技术实施有效的汇总，把原先一成不变的交流电更改为可以调节的交流电，以此达到无级调速的目的，这对电能资源的节约显然极为有利。其二，从电力电子技术本身来看，不论是电源开关还是供电电源都有着自身的使用功能，主要包含变频、焊接、充电、照明电源等都为现代化电力系统的完善提供了切实可行的技术指导。其三，部分发电系统以及交流输出技术等方面能够将电力电子技术的效用充分展现出来，水力发电、风力发电、配电与用电系统的完善等都和电子系统的应用之间有着密切联系[1]。

2 电力电子技术的特点

①集成化。电力电子技术具有显著的集成化特点，具体来讲，人们需要在借助多个单元设备的基础上，才能实现电力电子技术得到正常应用。同时电力电子技术已经实现了与计算机技术的有效融合，并进一步拓展为电工电子技术，在实际生产活动中促进了多个行业领域的发展，其高频、高效率等先进之处也在应用中得到了体现。②全控化。电力电子技术的全控化特点也是人们关注的重点，其在控制方面进行了高度创新和升级，在部分具有自动旋转功能的电子器件上得到了良好体现。并且随着电力电子技术应用和推广力度的不断加强，半可控普通晶闸管逐渐退出了应用领域，其对电力电子技术的发展将具有更加重要的意义。

3 电力电子技术在风机发电机中的应用

3.1 电力电子技术在风机发电机系统中的改造

21世纪初，控制风机发电机的发电机系统进行运行的方式有很多，但失速或者主动失速这2种控制方式较为普遍和常见。风力发电由于其自身具有来源广泛、可循环的特点，有效缓解了当前能源紧张、环境污染趋势严峻的现状。电力电子技术由于可以在风力发电的过程中起到控制、输送电流等作用，而成为了推广风力发电这一新型发电技术的重要技术保障。风机发电机的发电系统最重要且最难得的一点是能够保证输出功率稳定，而这2种控制方式由于难以保证这一点而在近年来逐渐淡出了应用行列。发电机系统涉及和运用到的电力电子技术较多，随着科学技术的进步，电力电子技术也产生了很大的进步，发电机系统的运行模式也由此得到了优化和改善[2]。

3.2 风力发电滤波和补偿的应用

风力发电机有时面临雷击、电压波动和电网反馈运行，需要进行补偿和过滤，以尽量减少风电场干扰。当前阶段最常用的两种过滤技术是电源滤波器和静态纠错技术，其中电源滤波器的主要目的是通过电子设备中的相关可分离组件实现即时高效的控制，最终达到最佳平衡。静态误差目录是最先进的技术之一，可实现明显的电压波动和整体电子的增加。

3.3 在电路保护装置中的应用

电路保护装置（如快速熔断其和电流继电器等）是电气控制系统中不可或缺的一部分，在电路出现异常情况或电力故障时，可以起保护作用。随着人们对电力电子技术应用的不断成熟，人们的研究重点放在了电子器件的小型化和高功能功率化方面。此外，电力电子技术还能对反馈的信息数据进行综合分析，发现过电流时会自动做出断电操作，到达保护电路和电子器件的目的。

3.4 电力电子技术在风机发电输电中的应用

因为风机发电系统主要是依靠风能发电，这也是为什么大部分发电机组都设置在偏远广阔地区的原因。风机发电系统的组成是由发电机组、调度中心、用户这3个元素组成的，距离远了信号的传输就会变弱，这三者之间的电力传输就会存在一定的问题。现如今，电流的主要的运输方式是交流运输，存在的短板也较多尚不能顺利应对在电流运输过程中产生的问题[3]。

3.5 对储能的优化

解决风力发电系统风向和风速的不稳定性是提高风力发电系统效率的一个重要问题，通过提高风力发电效率的存储方式，可以提高发电和供电系统的稳定性。当今的电池通用解决方案是使用电池，电池的优点在于可以更快地存储电池，并且更容易安装电池。磁线圈还能存储风能，但技术还不成熟，不能普遍应用于现有的技术条件。

4 电力电子技术在风力发电应用中的展望

风机发电机发出的进入电网的电流的变化是：交流电→直流电→交流电。具体的变化方式途径为：风电机发出的电流经过永磁多极同步发电机对其发电频率的改变变为交流电，再通过整流器对其的整流变为直流电，最后通过对逆变器的使用将电流不同的频率改为相同的，最终成为频率恒定的交流电。这一系列的操作带来的优势是显著且有效的，在有效避开并网时产生的电流冲击的同时发电系统也不会产生较大的波动，调节发电机发出的无功功率的步骤也更为简便快捷、副作用少。这样一来不但最大限度地开发和利用了风能，风电机发出的电能质量相较于以往来说也得到了质的飞跃。