杨泽坤 谭佳铭
内蒙古华电新能源分公司 内蒙古呼和浩特市 014080
摘要：风力发电设备需要风电场中的设备来提高电能质量，保证电流的稳定性和可靠性，而电气电子设备与其他传统技术相比具有能够有效解决风力发电系统中的一些问题的优势。
关键词：风机发电机;电力电子技术;应用;
引言
电力电子技术是利用电力电子元器件实现对电能变换和控制的技术，主要研究电力变换，即常说的整流、逆变、直流变换、交流变换和变频，也可以说是研究电源的技术。电力电子技术发展先后经历了整流器、逆变器和变频器时代，现已进入全控型半导体复合器件时代，即已经由传统电力电子时代进入现代电力电子时代，其发展以低频向高频技术方向转变，随着智能技术的发展，随之而来的必将是智能电力电子技术时代.
1电力电子技术概述
电子电气主要是电力部门一系列电子技术的统称，特别是现代技术，它允许通过电子手段进行电气改造和操纵，电路、设备和其他相关设备构成电气工程的核心，电路的理论基础以电子为基础，半导体是电子电气的主要材料。电气工程的出现是1957年美国通用电气公司开发的第一个水闸道。电气电子的基本功能包括流量、反向通风、变频器、变换器等。电子产品广泛应用，因为它设计用于不同电源的不同使用寿命，利用网络频带转换不同特性和用途的能量。电力和电子技术的发展还推动了电力运作和使用方面的范式转变，这是衡量一国工业发展水平的主要指标之一。
2风力发电控制技术的发展现状
控制技术对于风力发电机的重要性主要体现在以下几方面:(1)风力发电机所获得的风能是随机的、无法控制的。风速、风向、风力的大小会随着客观自然条件的变化而改变，本身并不具有控制性，要想得到控制，就需要通过技术手段来实现。(2)风力发电机的风轮惯性很大，风轮叶片直径在特定的范围内可以有效利用风能。(3)风力发电所需要的并网、脱网都会用到控制技术。现阶段，很多技术都可以应用到风力发电领域，风力发电的控制技术也越来越先进，控制方向越来越多元化。定桨距型风力机只通过连接桨叶、轮毂并不能发生改变，在风速高于额定风速的情况下，通过失速原理可以限制发电机的功率。所谓失速原理，指的是气流达到一定程度的攻角后就会产生涡流。当外界因素让输出功率发生改变时，桨叶的被动失速调节就不会由任何控制，风力发电机组系统就会更加简化。然而，风轮的叶片重量很大，一些部件受力大，所以发电机组的工作效率较低，一些重要部件也很容易损坏。
3风机发电的意义
电力能源消耗的速度逐年加快，这一现象不仅表现在中国甚至在全世界都呈现出了相同的趋势，增长速度已经高达2%/年。虽然到目前为止，发电的主要能源占比最大的还是化石燃料，但是新能源的发展已经展现出了优良的态势，有望在未来得到大范围的推广使用。相关专业人员推断，大约在40年之后可再生能源发电将占世界上电力能源消耗的1/2。早在16年就有报告指出：风力发电将在未来全球新能源构成比例中占据较大的比例，逐渐成为新型可再生发电能源的主力军。报告指出，经预测得出：风机发电的发展势头良好，甚至在几年之后全球30%的电能将由可再生能源提供。此外，由于全球变暖步伐的加快，各个国家都在能源消耗方面下了精力来尽力阻止全球变暖局势的加重。根据对风机发电现状的观察，在不久的将来，风机发电的市场将高达约900GW；根据这个增长速率到了2030年风机发电市场将超过2000GW，小部分的全球供电都将由可再生新能源提供。
同时可再生新能源的使用有效减少了全球CO2的排放量，全球变暖效应也随之得到了极大的改善，由此我们不难看出，新能源发电对全球生态环境的改善起到了一定的积极作用。
4电力电子技术在风机发电机中的应用
4.1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。
4.2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。
4.3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。
5风力发电控制技术的发展前景
(1)海上风电场技术。与内陆地区相比，海上的风力资源更加丰富，而且主导的风向更具有稳定性，周围环境对风电技术产生的影响比较小，十分有利于海上风电场的发展。然而，有些技术上的难题仍然是不可避免的，比如风电系统保护技术、海上风电场协调控制技术、海上风电场运输技术，如果上述技术问题能够一一得到解决，风力发电技术的稳定性就能大幅度提高。(2)大容量的风电系统。为了满足社会日益增加的能源需求量，兆瓦级的大容量机组成为主要的发展趋势，可以最大限度的提高发电设备的利用效率，避免资源浪费，尽可能地给风电产业带来经济效益。然而，大容量机组在技术上实现起来非常困难，增加容量意味着要进一步改进风力发电设备、控制技术和各种材料，提高了工作难度。目前来讲，直驱式的永磁风力发电机以及多极永磁发电机是主要的参考对象，更是设计大容量机组的技术指导依据。
结束语
风能是发展前景广阔的新能源之一，同时在风力发电机中应用先进的电气工程提高了风力发电的效率，保证了电能变化的质量，甚至部分控制了能源成本。因此，积极开始研究风力发电机中的电气工程对于提高应用质量和水资源十分重要。
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