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1、電力電子技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用專(zhuān)業(yè)：自動(dòng)化班級(jí)：-16姓名：趙超超學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：朱冬嬌日期：2017年1月4日摘要：本文主要收集了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中電力電子技術(shù)的應(yīng)用，簡(jiǎn)單介紹了風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)、恒速恒頻發(fā)電和變速恒頻發(fā)電以及電力電子技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能、輸電技術(shù)、濾波補(bǔ)償中的應(yīng)用，并電力電子技術(shù)對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)運(yùn)行性能的改善作了探討。關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、性能改善開(kāi)發(fā)和利用新能源及可再生能源是解決中國(guó)能源和環(huán)保問(wèn)題的重要戰(zhàn)略措施之一。在眾多可再生能源中，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是目前為止最適用于大規(guī)模發(fā)電的技術(shù)之一，而在風(fēng)力發(fā)電中應(yīng)用電力電子技術(shù)，能使風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行特性大為改善，在風(fēng)電并網(wǎng)

2、及正常運(yùn)行中也發(fā)揮著重要作用。1.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的組成及其特點(diǎn)不論是獨(dú)立運(yùn)行的風(fēng)電系統(tǒng)還是并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)電系統(tǒng)，其主要的組成部分都包括以下幾個(gè)模塊：風(fēng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和控制系統(tǒng)。由于風(fēng)力發(fā)電的一次能源即風(fēng)能是間歇性的，發(fā)電機(jī)會(huì)經(jīng)常處于啟停狀態(tài)，因此發(fā)電機(jī)類(lèi)型常選為異步發(fā)電機(jī)。而正是這些因素才使得風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)有著不同于常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)：（1）輸入風(fēng)能的變化具有隨機(jī)性，如果不采取任何措施，風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的功率將隨著風(fēng)速的變化而波動(dòng)，從而影響發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量。（2）含異步發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)輸出有功功率，同時(shí)要吸取無(wú)功功率。不與電網(wǎng)連接的風(fēng)電系統(tǒng)必須配有無(wú)功補(bǔ)償裝置，這種補(bǔ)償裝置可以是

3、固定電容器組，也可以是電力電子器件組成的補(bǔ)償設(shè)備。如果與電網(wǎng)相連，異步發(fā)電機(jī)吸收的無(wú)功可以部分或全部從電網(wǎng)獲取，但依然要根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的類(lèi)型及電網(wǎng)的要求來(lái)確定是否增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置。（3）異步發(fā)電機(jī)無(wú)電壓控制能力，電壓波動(dòng)容易超出允許范圍。以上這些風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)，也可以說(shuō)是缺點(diǎn)，隨著電力電子技術(shù)的應(yīng)用正日益得到改善。2.電力電子技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用2.1在風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中電力電子技術(shù)的應(yīng)用。除水力發(fā)電之外，風(fēng)力發(fā)電是當(dāng)今世界上可再生能源開(kāi)發(fā)利用中技術(shù)最成熟、最具規(guī)模開(kāi)發(fā)和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電技術(shù)。風(fēng)能是不能儲(chǔ)存能源，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能并輸送到電網(wǎng)過(guò)程中，電力電子設(shè)備是關(guān)鍵因

4、素之一。目前，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用的電力電子技術(shù)主要有風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)、恒速恒頻發(fā)電和變速恒頻發(fā)電。2.1.1風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)由于并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)電，其可靠性和穩(wěn)定性都好，所以風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行成為發(fā)展趨勢(shì)。風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行與電力電子技術(shù)有著密切的關(guān)系。通常有直接與電網(wǎng)相連、通過(guò)電力電子器件組成的變換器與電網(wǎng)聯(lián)接這兩種與電網(wǎng)連接的方式。直接與電網(wǎng)相連的風(fēng)電場(chǎng)，為了限制異步發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)瞬間出現(xiàn)較大的沖擊電流，配有軟并網(wǎng)裝置，即在異步發(fā)電機(jī)定子與電網(wǎng)之間每相串入一只雙向晶閘管，并網(wǎng)后由一個(gè)接觸器的動(dòng)合觸頭將其短接。至于采用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的類(lèi)型，目前研究最多的是變速雙饋異步發(fā)電機(jī)和變速同步發(fā)電機(jī)，由于它們本身構(gòu)

5、造上的特點(diǎn)和技術(shù)上要求，與電網(wǎng)連接時(shí)都需要電力電子技術(shù)的支持。2.1.2恒速恒頻發(fā)電和變速恒頻發(fā)電風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)是能量轉(zhuǎn)換的核心部分，風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)按照發(fā)電機(jī)運(yùn)行的方式來(lái)分，主要有恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)兩種。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，要求風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)出電能的頻率保持恒定，即與電網(wǎng)頻率相等。風(fēng)力發(fā)電發(fā)出大小變化的直流電或頻率變化的交流電，需要電力電子變換器將電能進(jìn)行變換。（1）恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。恒速恒頻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)一般采用的是普通異步發(fā)電機(jī)，這在國(guó)外一般被稱(chēng)為丹麥概念風(fēng)電機(jī)組。這種風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行在超同步狀態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)差率為負(fù)值，電機(jī)工作在發(fā)電

6、機(jī)狀態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)差率的可變范圍很小，風(fēng)速變化時(shí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速基本不變，所以稱(chēng)之為恒速恒頻風(fēng)電機(jī)組。恒速恒頻風(fēng)電機(jī)組一般很少采用電力電子變換器裝置，這種風(fēng)電機(jī)組主要有五大特點(diǎn)：第一，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合在野外、缺少維護(hù)的環(huán)境工作。第二，這種風(fēng)電機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)無(wú)法對(duì)電壓進(jìn)行控制，不能象同步發(fā)電機(jī)一樣提供電壓支撐能力，不利于電網(wǎng)故障時(shí)系統(tǒng)電壓的恢復(fù)和系統(tǒng)穩(wěn)定。第三，當(dāng)風(fēng)速快速升高時(shí)，由于轉(zhuǎn)速不變，風(fēng)能將通過(guò)槳葉傳遞給主軸、齒輪箱和發(fā)電機(jī)等部件，產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力，引起這些部件的疲勞損壞，所以要求堅(jiān)固。第四，發(fā)出的電能也隨風(fēng)速波動(dòng)而敏感波動(dòng)的，若風(fēng)速急劇變化，可能會(huì)引起風(fēng)電機(jī)組發(fā)出電能質(zhì)量問(wèn)題，如

7、電壓閃變、無(wú)功變化等。隨著電力電子技術(shù)特別是電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的不斷完善，更多的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)采用變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。（2）變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)通過(guò)變槳距控制風(fēng)輪使整個(gè)系統(tǒng)在很大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)按照最佳的效率運(yùn)行，這也是當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要有五大特點(diǎn)：第一，由于采用電力電子變頻器，變速恒頻風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)相對(duì)較復(fù)雜。第二，通過(guò)對(duì)最大功率點(diǎn)的跟蹤，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在可發(fā)電風(fēng)速下均可獲得最佳的功率輸出，提高了發(fā)電的效率。第三，風(fēng)輪機(jī)的加速減速