新能源时代电力电子技术在风力发电中的应用探索

发表时间:2020/9/22   来源:《基层建设》2020年第15期   作者:王剑雄
[导读] 摘要:新能源时代作为当前我国社会经济发展中能源创新使用的主要应用背景之一,对于实现能源节约和实现能源的循环、可持续发展等方面起着非常重要的作用。
        新疆风能有限责任公司  新疆乌鲁木齐市  830000
        摘要:新能源时代作为当前我国社会经济发展中能源创新使用的主要应用背景之一,对于实现能源节约和实现能源的循环、可持续发展等方面起着非常重要的作用。而在针对当前风力发电系统建设中,能够认识到电力电子技术囊括部分较大,同时也是整个电力系统的重要系统,对于提升电力系统向着高水平方向运行发展起着非常重要的作用。在风力发电系统中,如何促使全新的电力电子技术和该系统实现创新结合,是一项比较困难的工作,需要工程操作人员协调处理。在实际处理中,结合实际所应用的各种技术综合分析,创新改进,提升协调处理水平。
        关键词:新能源;电力电子技术;风力发电
        1电力电子技术概述
        电力电子技术主要是对电力领域中一系列电子技术的总称,具体来说即是一种能够通过电力电子器件实现电能转换和操控的现代技术,电路、装置及其他相关器件是电力电子技术的核心部分,其中,电路的理论基础来源于电子学,半导体是电力电子器件的最根本材料。电力电子技术诞生的标志是1957年美国通用电气公司研制出的首个晶闸管问世。电力电子技术的基本功能囊括了整流、逆流、斩波、变频、变相等。电力电子技术之所以能够得到广泛应用,是因为其能够满足不同用电装置的不同续期,利用电网的工频电能,电力电子技术能够转换出不同性质和用途的电能。电力电子技术的发展也推动了人们对电能利用方式和利用观念的转变,甚至可以说,电力电子技术是衡量一个国家工业发展水平的重要标志之一。
        2新能源时代电力电子技术在风力发电中应用的必要性分析
        首先,时代发展要求高效使用电力电子技术。新能源时代下,为了实现可持续发展,提升社会经济的循环发展效率,积极促使风力发电系统实现稳定运行是非常必要的。而电力电子技术作为当前风力发电系统中的重要组成部分,积极结合时代发展趋势和发展需求,结合全新的技术实现创新使用,具有重要的现实意义。其次,新能源时代下电力电子技术的使用是整个风力发电系统实现创新发展的重要桥梁。我国在建设风力发电系统中已经取得了突出的成效,但是如何促使风力发电系统实现稳定、协调的运行就需要从技术层面上创新改进。而电力电子技术作为风力发电系统的重要组成部分,积极结合新能源时代发展需求,加强对电力电子技术的创新应用,建设高效的、与国际接轨的风力发电系统具有是该系统实现创新发展的必然要求。
        3风力发电中的应用器件分析
        3.1绝缘栅双极型晶体管
        绝缘栅双极型晶体管作为当前风力系统建设中重要的组成部分,该部分的存在主要是保证整个风力发电系统运行协调实现,保证整个系统运行实现互联互动。在实际应用中,绝缘栅双极型晶体管使用主要包括双极型三极管BJT、绝缘栅型场效应管MOS两部分。从实际构成来看,该晶体管的使用属于一种复合型的导体部件,是重要的合成器件。由于合成的特性导致该晶体管在实际应用中具有非常突出的高输入阻抗与低导通压降特点。现今,如果将该种晶体管应用于电压源管理中,能够在借助脉冲制度实现调节基础上,无源逆变,能够促使直流电有效输出,提升电力系统运行管理水平。但是,同样在应用中还应该考虑到风力发电系统容易受到来自风速变化的影响,导致风力发电中所使用的绝缘栅双极型晶体管温度难以有效管控。在温度无法有效管控下,容易导致晶体管内部芯片性能出现不同程度的变化,而在芯片不同机理变化下,则会导致内部出现不同程度的碰撞现象,从而产生大量的机械应力。据实际调查能够发现,在风力发电系统中,该晶体管的使用正处在正弦脉冲宽度调制技术研发阶段,在实际研究中发现如果通过针对输出端的电流波形实现管控,能够像发电系统实现能量的传输,对于有效改善谐波的畸变状态有着重要的影响。
        3.2交-直-交变频器
        风力发电的一个显著特征是便利恒频,具体是指通过对变频装置合理高效的利用来促使其向电能的转化,并且能够完成和电网之间的能量传递。

然而在实际的应用中,会出现侧功率低、电压谐波较多的问题,为了提高交直交变频器的应用效果,应该优化系统,实现双向交流,尤其是应该更加科学地运用无刷双馈电机和变速恒频系统。此外,如果在海上风电场的发电系统之中,还能够通过电力电子变频器实现对有功和无功控制的稳定维持,进而保证在最低的机械应力和噪音条件下得到最高的风能。
        3.3矩阵式变换器(MC)
        矩阵变换器是电力电子技术中拥有十分广泛应用空间的器件,通过矩阵变换器能够促进交流电中相关参数的合理转换,并且能够实现对风力发电系统中相关电压和调节频率的科学控制,最终实现对变频恒频的有效控制,最大化地捕获到风能。
        4电力电子技术在风力发电中具体应用途径分析
        4.1对风力发电系统进行改造
        在传统风机发电机中,主动失速或失速风机发电机的关键运行方式,但这种运行方式存在着输出功率的稳定性和可靠性较差的问题,而电力电子技术的应用则实现了对风机发电机系统的优化。比如,变速恒频风力发电机系统的应用,该系统中的变速恒频变桨距调节能够在双馈感应电机被配置在内部的情况下,提高整体的输电质量,同时降低能耗。
        4.2对储能的优化
        在风力发电系统中,如何解决风向和风速的不稳定性,是提高风力发电系统效率的重要课题,面对这一问题,可以通过强化对风能有效存储的方式来提高发电和供电的稳定性。目前较为通用的储能方式是使用蓄电池,蓄电池的优势在于能够较快地进行储能,且蓄电池的安装过程也较为简单。此外,通过超导线圈也能够实现对风能的储存,但就现有技术条件而言,该技术尚且不够成熟,还无法实现普遍应用。
        4.3风力发电输电系统改造使用
        由于风力发电系统一般都是设置在比较偏远的地区,那么如何从偏远的地区将电流输出则成为了一个问题。而在这一系统中,风力发电输电系统高效使用则成为了必然。新能源时代下,风力发电输电系统的改造使用具有非常必要的现实价值。当前,风力发现行业针对高压直流输电技术进行了创新和研发使用。在长期的应用中,发现此种技术不但实际投入成本低,而且传输效率高,性价比整体上都是非常高的。高压直流输电技术融合了当前各种类型的电力电子技术,能够促使IGBT晶体管和GTO可关断晶闸管等部件作用全面发挥出来。而在创新使用PWM之后,能够发现整个直流输电效率更加提高。整体上而言,运用此种输电技术促使整个管控更加稳定,实际具有非常必要的现实意义。
        4.4风力发电电磁波补充使用
        风力发电系统中,电磁波补充技术对于整个风力发电系统实现高效稳定运行有着非常重要的作用。而在实际应用中,首先,为静止无功补偿器。该种技术作为当前国际上应用的较为前沿的技术,能够在借助各种高频开关下实现有效的管控,从而实现无功补偿。其次,有源电力滤波器APF使用。这一器件在实际应用中如果组件出现断裂的情况,那么坐标可以实现有效的转换,提升无功控制水平,针对系统运行中的电流和电压实现有效的补偿,保证电力系统的稳定性运行。
        5结语
        新能源时代下提升电力电子技术在风力发电系统中的使用具有非常必要的现实意义。通过各种全新的器件在发电机、输电系统中的使用,保证风力发电系统的稳定性运行。
        参考文献:
        [1]姚丙义.一种风力发电机组冷却风机隔振器的选型设计[J].现代商贸工业,2019,(13):185-187.
        [2]李先法.探究风力发电中的电力电子技术和控制技术[J].大科技,2016,(18):42.
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