周四平（沈陽(yáng)中科天道新能源裝備股份有限公司，遼寧沈陽(yáng)　110001）

雙饋型風(fēng)力發(fā)電變流器及其控制

周四平
（沈陽(yáng)中科天道新能源裝備股份有限公司，遼寧沈陽(yáng)110001）

如今，隨著時(shí)代的進(jìn)步以及科技的不斷發(fā)展，人們對(duì)于生活質(zhì)量的要求已經(jīng)越來(lái)越高，電作為一種能耗已經(jīng)成為了我們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中必不可缺少的重要部分，但也正因如此，世界上由于發(fā)電產(chǎn)生的廢氣逐漸變多，保護(hù)環(huán)境迫在眉睫。因此，在全世界都提倡保護(hù)環(huán)境的大背景之下，我國(guó)對(duì)于風(fēng)力發(fā)電的重視力度不斷加大，而風(fēng)力發(fā)電變流裝置以及其本身獨(dú)特的控制技術(shù)，就是風(fēng)力發(fā)電所需要進(jìn)行研究的重要組成部分之一，分析發(fā)電變流器及其控制技術(shù)，關(guān)系著風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的可靠性、供電質(zhì)量等等。本文從實(shí)際出發(fā)，分析了風(fēng)力發(fā)電的各種變流裝置，通過(guò)對(duì)比闡述了對(duì)其進(jìn)行控制是的難點(diǎn)，同時(shí)闡述了兩種控制系統(tǒng)，指出了未來(lái)變流以及控制技術(shù)的發(fā)展方向。

雙饋型風(fēng)力發(fā)電變流器控制技術(shù)

自上個(gè)世紀(jì)七十年代開(kāi)始，風(fēng)力發(fā)電逐漸開(kāi)始發(fā)展，而到上個(gè)世紀(jì)九十年代左右，風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展速度得到了質(zhì)的飛越，在這一時(shí)期，各種風(fēng)力發(fā)電技術(shù)不斷出現(xiàn)，而電子功率變換技術(shù)的出現(xiàn)以及發(fā)展，更是推進(jìn)了風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的更新，并豐富了風(fēng)電機(jī)組的類型。

機(jī)組在運(yùn)行時(shí)，要求其輸出與電網(wǎng)的頻率是相統(tǒng)一的，一般而言，要保持其頻率恒定，通常需要從恒速恒頻或者是變速變頻兩個(gè)方向進(jìn)行控制。而由于風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化范圍小，因此如何提高風(fēng)機(jī)的效率，已經(jīng)成為了風(fēng)力發(fā)電的主要攻克難點(diǎn)，而能夠在較寬范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最大的風(fēng)力捕捉，也成為了公認(rèn)的最為優(yōu)良的調(diào)節(jié)方式。

1　雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

在實(shí)際的操作過(guò)程當(dāng)中我們知道，變速恒頻控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)形式是多種多樣的，就目前來(lái)講，利用雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的方案是被廣泛應(yīng)用的。

在利用雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)作為變速恒頻的方案當(dāng)中，發(fā)電機(jī)是與電網(wǎng)直接連接在一起的，這樣連接，需要通過(guò)齒輪箱將風(fēng)機(jī)與發(fā)電機(jī)連接在一起，這樣連接，一方面可以通過(guò)對(duì)香味、頻率等控制來(lái)實(shí)現(xiàn)變速恒頻，另一方面還能夠起到良好的無(wú)功補(bǔ)償作用。

由于自身的變流器在轉(zhuǎn)子回路，因此發(fā)電機(jī)對(duì)于轉(zhuǎn)子側(cè)電源的容量并沒(méi)有很高的要求，通常來(lái)講，應(yīng)為機(jī)組容量的百分之三十到百分之五十之間，這種調(diào)節(jié)方法，能夠有效的節(jié)約成本，加大機(jī)組的工作效率。這種系統(tǒng)的特點(diǎn)在于體積小、成本低，除此之外，還實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)之間的柔性連接，但由于齒輪箱本身常常會(huì)出現(xiàn)一些故障，且造價(jià)昂貴，因此這套系統(tǒng)已經(jīng)存在一些自身的缺點(diǎn)。

2　永磁直驅(qū)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

就發(fā)展速度來(lái)看，永磁直驅(qū)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可以說(shuō)是發(fā)展速度最快的一套系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)為通過(guò)直流電容，將變流器和電機(jī)側(cè)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)有功和無(wú)功的控制。

在這一套系統(tǒng)當(dāng)中，傳統(tǒng)的勵(lì)磁被永磁體所代替，因此省去了普通發(fā)電機(jī)當(dāng)中的電刷以及滑環(huán)，使得機(jī)組對(duì)于風(fēng)能的利用率大大提升，并在一定程度上降低了成本。由于在永磁直驅(qū)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)中，變流器與發(fā)電機(jī)的容量是一樣的，因此這一套系統(tǒng)當(dāng)中的變流器，也是全功率的變流器。

但與此同時(shí)，我們還需要看到這套系統(tǒng)當(dāng)中的缺點(diǎn)，永磁材料的價(jià)格不菲，這就導(dǎo)致發(fā)電機(jī)本身的造價(jià)過(guò)于昂貴，而永磁材料一旦失去磁性，也會(huì)給機(jī)組帶來(lái)巨大的打擊。

3　電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

該系統(tǒng)采用有齒輪箱的發(fā)電機(jī)，一方面能夠進(jìn)行低俗發(fā)電，另一方面還需要小功率變流器進(jìn)行控制。

4　風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳距控制

從目標(biāo)的層次劃分來(lái)看，風(fēng)力發(fā)電系控制系統(tǒng)分別分為獲取最大能量、保證可靠運(yùn)行以及提供電力質(zhì)量三個(gè)方面，而為達(dá)到上述的這三個(gè)目標(biāo)，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制技術(shù)也分別經(jīng)歷了不同的階段，其階段分為定槳距控制、變速控制等。

隨著單機(jī)容量的不斷大型化，變槳距控制技術(shù)正在受到越來(lái)越高的重視，這主要是因?yàn)槠渥陨淼母咝砸约皩?shí)用性的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的定槳距控制技術(shù)進(jìn)行比較我們發(fā)現(xiàn)，變槳距控制技術(shù)擁有槳葉輕巧，槳距角自行調(diào)節(jié)等多重優(yōu)勢(shì)，這些特點(diǎn)能夠提高對(duì)于風(fēng)能的吸收率，同時(shí)還能夠使得電流的功率輸出更為平穩(wěn)。就技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，小容量的風(fēng)機(jī)以及大容量的風(fēng)機(jī)還分別可以采用定槳距速以及變槳距控制的技術(shù)。

結(jié)束語(yǔ)：現(xiàn)如今，在風(fēng)力發(fā)電的各項(xiàng)技術(shù)當(dāng)中，變速恒頻發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成為了主流的發(fā)電技術(shù)，其在國(guó)際上已經(jīng)得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，而各國(guó)對(duì)于該技術(shù)的重視程度也正在不斷增加。對(duì)于直趨勢(shì)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，采用不控整流以及背靠背雙PWM是最佳的方案。隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技的不斷發(fā)展，風(fēng)電技術(shù)已經(jīng)成為了主要的發(fā)電技術(shù)之一，而由于對(duì)于大功率變流器需求的不斷增加，其拓補(bǔ)形式也在不斷的發(fā)展，就目前看來(lái)，多電平流技術(shù)在未來(lái)將會(huì)得到更加廣闊的發(fā)展空間，并得到更多的研究。隨著規(guī)模的增大，風(fēng)電系統(tǒng)應(yīng)具有低壓穿越的能力，而從未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，小容量的風(fēng)機(jī)以及大容量的風(fēng)機(jī)還分別可以采用定槳距速以及變槳距控制的技術(shù)。

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