摘要：我国的科技领域正在高速的发展中，各个领域都有了前所未有的突破性进展，风力发电是新能源中最具开发条件，商业化发展前景和潜力最大的的发电方式之一。随着风力发电技术的发展和应用推广，对风力发电的效率和电能质量的要求越来越高，而应用电力电子技术和控制技术是有效的实现手段。
关键词：风力发电机；电力电子技术；应用
引言
在我国经济实力逐渐壮大，科学技术不断创新的过程中，风电技术经过几十年的发展，电力电子技术已经成为风电系统中不可或缺的重要组成部分，无论对与风电机组的控制、电能的转换还是电能质量的改善都起到关键作用。
1风电并网技术应用
风电并网技术具备着良好的稳定性与可靠性，其是目前电子电力技术在风力发电研究中主趋势之一，风电并网的运行与电力电子应用技术的研究有着十分紧密的联系，主要有以下两种方式：方式一直接与电网相连；方式二借助电力电子器件所组成的变换器实现与电网相连。首先，直接与电网相连接，可以在消耗与克制异步发电机并网瞬间所产生的强大冲击流，在配有软并网装置的发电装置上，通过在异步发电机定子与电网之间所嵌入的双向晶闸管，实现并网后由一个接触器来操作动合触头实现短接。目前我国采用最多的就是变速双馈异步发电机与变速同步发电机进行风力发电研究，由于其结构特征与技术要求都十分高，势必需要电力电子技术的支撑与改进。
2恒速恒频风力发电系统
恒速恒频发电机系统的发电机正常运行在超同步状态时转差率为负值，电机工作在发电机状态时转差率的可变范围很小，风速变化时发电机转速基本不变，所以称之为恒速恒频风电机组。恒速恒频风电机组一般很少采用电力电子变换器装置，这种风电机组主要有五大特点：第一，系统结构简单，适合在野外、缺少维护的环境工作。第二，这种风电机组在正常运行时无法对电压进行控制，不能象同步发电机一样提供电压支撑能力，不利于电网故障时系统电压的恢复和系统稳定。第三，当风速快速升高时，由于转速不变，风能将通过桨叶传递给主轴、齿轮箱和发电机等部件，产生很大的机械应力，引起这些部件的疲劳损坏，所以要求坚固。第四，发出的电能也随风速波动而敏感波动的，若风速急剧变化，可能会引起风电机组发出电能质量问题，如电压闪变、无功变化等。随着电力电子技术特别是电机变频调速技术的不断完善，更多的风力发电系统采用变速恒频风力发电系统。
3变速恒频发电系统在风力发电中的应用
目前我国风电并网较为常用的是异步店里发电机组运行模式，该运行模式主要应用的是风电并网技术，而风电并网技术最大的劣势就是不稳定性，并且不易被控制，因此风力变化属于自然因素，其自然因素具有不可抗力，风速与风向都无法实现人为控制，即使在未来科学技术发展到一定程度风速与风向可以实现人为操作，但是成本也会务必巨大，因此，在短时间内要想即采用风力发电还要改善这一不稳定因素所导致的种种问题，那么采用变速恒频发电系统这一技术就十分重要，即使在风速与风力都不可逆的时候，风力与风速发生了巨大的变化，采用这一技术也可以稳定输出功率的频率，减少不必要的损失。但是就目前的研究技术而言，还存在很多难题亟待攻克，像是并网问题以及风机控制等方面的系统操作都对风力发电的未来发展有着一定的阻碍，要想更进一步的实现风力发电的最大值效益化，那么采用更加先进的电力电子技术与风力发电系统的融合十分重要。
4风力发电的滤波、补偿
首先，静止无功补偿器是当下最先进的补偿装置，其可以减小电容器的容量，电感器发出无功功率，并用器件的高频开关控制，使无功补偿技术有很大的飞跃，主要用于中高压的电力系统。现在，它已经在风力发电系统中广泛应用，实施跟踪负荷的变化，加以补偿。其应用会减少电压的波动，保持稳定，提高电能质量。
其次，有源电力滤波器是，使用可关断的器件，采用坐标变换原理进行控制，检测补偿对象目前的电流与电压，用电力控制器控制，向负荷提供畸变电流，从而让系统得到电流达到预期的设想。它与SVC比较后，会在很短的时间内响应，电压容易波动，闪变补偿出现的次数更多，提高了控制的水平，减少谐波的影响。
5电力电子器件为核心的储能装置
为了优化风力发电机组输出的电压和频率，提高系统的电能质量，同时也为了增加风电并入网的容量，在风力发电系统中装设一定的储能设备是有必要的。SMES超导储能单元由一个超导线圈、一个强制换向变换器、一个控制器组成。强制换向变换器是基于IGBT的半导体开关，可工作于逆变器状态和整流状态，使SMES单元在相应的状态下发出或吸收有功功率和无功功率。SMES快速的功率吞吐能力和灵活的四象限调节能力使它很有效地跟踪电气量的的波动，提高系统的阻尼。文献[6]说明了超导储能提高了风电系统运行的稳定性。文献[7]指出风电系统中装设有储能设备可以提高风电并入电网的容量。
6变浆距系统中的电力电子技术
在变桨距风力发电机组采用转子电流控制技术,可以与变桨距装置形成互补,分别作用于风速中的高频和低频分量,使输出功率达到稳定状态。转子电流控制技术是通过电力电子变换器来控制绕线式异步电动机转子电流的一项技术,在风电系统中,根据外部风速变化改变异步电机的外接电阻值,使转子电流跟踪功率调节器输出的给定值,保持转子电流恒定,从而稳定输出功率。转子电流控制器与发电机同轴安装,并与转子绕组构成电气回路。其原理,主电路主要由外接电阻、开关器件等组成,通过三相整流桥与发电机转子电路相连。开关器件通过控制单元给出的PWM信号不断开通与关断,调整每周期外接电阻接入的平均值,达到跟踪给定电流的目的。加装转子电流控制器的异步风力发电机组的主要特点是结构简单,且可在一定范围内实现变速恒频和功率调节。
7滑模控制
滑模变结构控制本质上是一种不连续的开关型控制，这种控制策略与其他控制的不同之处在于系统的“结构”并不固定，而是可以在动态过程中，根据系统当前的状态（如偏差及其各阶导数等）有目的地不断变化，迫使系统按照预定“滑动模态”的状态轨迹运动。滑模控制具有快速响应、对系统参数变化及扰动不敏感、无需系统在线辨识、设计简单和易于实现等优良特性。采用滑模控制使风力发电机始终工作在滑动面上，减少其牵引过程，可使系统在整个动态过程中对参数摄动和负荷扰动具有很强的鲁棒性。此外，将滑动模控制应用于风电机组的并网控制器中，可实现低速下的可靠发电控制。当风中的有效功率较低时，风力机工作于正常与失速两种模态。对感应发电机系统以功率相对误差作为切换面，对两种模态分别采取不同的滑动模控制结构，实现了在风速扰动和不确定机械，电气参数条件频率的无差跟踪和风能最大捕获。滑动模控制存在切换抖动，会对风力机械设备造成冲击。以力矩为控制信号，采用积分型滑动模控制律，能有效地解决滑动模的切换抖动。控制率的设计组合了无源性和滑模控制方法，采用降阶模型设计控制器，通过维持向滑动面牵引的内部力的方法，也可以有效地减小了滑动模控制的切换抖动。
结语
风力发电系统运行时，电力电子技术是运行的关键，因为风力发电系统具有不稳定的特点，且需要稳定的电能，而电力电子技术的实践，会通过风力发电机系统、发电系统的储能技术、风力发电的滤波补偿等方面，提高发电的效率，保持发电的稳定，减少成本的的使用，减少对环境的污染，提高人们生活的质量。
参考文献
[1]双馈风力发电机组柔性并网及低电压穿越技术研究[D].重庆理工大学,2018.
[2]佚名.大功率电力电子技术在我国直流输配电领域的应用[J].智慧电力,2017(8).