变速恒频风力发电系统应用技术研究

变速恒频风力发电系统应用技术研究

何梦杰

中船海装（北京）新能源投资有限公司 甘肃 酒泉 735000

摘要：随着社会的不断发展，对于电能需求量是越来越更多，为了更好的满足人们对于电能需求，加大了对风力发电开发。风力发电具有无污染和使用周期长的特点，可以更好的对环境进行保护。在风力发电中，电力发电机组安全运行在不断扩大，对于电能使用容量也是越来越大，通过变速恒频风力发电技术应用，可以更好的保证风力发电系统安全稳定运行，从而更好的促进我国风力发电的发展。

关键词：风力发电；变速恒频；关键技术

随着科技不断进步，工业生产规模的不断扩大，人类面临的能源枯竭问题日益严重，尤其是不可再生能源，如石油、煤炭、天然气等存储量逐渐减少所导致的电力资源紧张和普通能源对环境污染影响巨大等原因。清洁、高效、绿色环保的可再生能源开发就显得格外重要，如：太阳能、风能等，已被世界各国高度重视，重点开发。其中，风能是当前最具有大规模开发可能性和发展利用前景的可再生能源。风能主要的开发利用形式是风力发电，由于其优势明显，利用其发电将会对电力结构的调整以及环境保护产生明显的效果，缓解能源危机。

1变速恒频风力发电关键技术工作原理

在风力发电中，风力发电机主要有三个部分组成，分别是风力机、发电机、辅助构件。在风力发电中，发电的基本工作原理是能带动风扇进行转动，然后通过转动产生机械能。在运行过程中，风扇的转动会带动齿轮箱进行工作，然后通过齿轮箱工作产生的机械能转化为电能，然后传输到电网系统中去，满足人们对电能需求。在风力发电系统中，风力机是重要组成部分，可以很好的风能转化为机械转矩，让人们用上风能所产生的电。在风力风电发展中，过去的定桨矩的发电方法已经不能很好的适应发展需要，不能很好的风量进行调整工作方式。

2变速恒频风力发电技术发展的重要性

在风力发电中，风力发电机组要对风力发电的布局进行承担，承担着风力发电机组容量增大负荷，所以风力发电机组系统在风力发电中具有重要作用。在风力发电系统中，机组容量在不断增加，风力发电机组配置中存在一些问题，所以对于风力发电机组设计优化具有重要意义，通过风力发电机组优化，可以提高风力发电机组性能，保证风力发电系统正常运行。在风力发电中，通过变速恒频风力发电技术应用，可以保证风力发电机组安全稳定运行，对风力发电中转动系统具有重要作用。

3变速恒频风力发电控制技术

3.1交流转直流再转交流式发电系统

该风力发电系统中，发电机和电网之间经过变频器与变压器处理转换后，在此运行过程中发电机的转速也会根据风速的变化而随之发生变化，产生的交流电经过整流器，将交流电经过处理后变为直流电，然后逆变器再次将直流电转换成固定频率的交流电，最后将产生的电能传输到电网。该系统选用的电动机比较常见的为鼠笼式异步发电机。

3.2交流励磁式变速恒频发电系统

该系统结构主要由3部分构成：控制电路、双向变换器和双馈感应发电机。其工作原理是将发电机的定子并到电网上，进而转子经过励磁变换器和进线电抗器连接到电网；再利用风能转化为机械能来驱动机械旋转，所生产的机械能可以转换到发动机的转子上，以此来驱动发动机的转子，最终将机械能转换为电能，利用定子绕组将电力传送到电网，完成发电过程。发电机转速随风速改变而改变。如果是由于风速引起的变化，则可通过调节转子进而达到对电流频率的改变，最终实现保持定子频率不发生改变。满足以下关系式：

f₁=p_nf_m+f₂

其中，电网频率是f₁；转子机械频率是f_m；其中，f_m=n_m/60表达式表示发电机的机械转速；p_n代表发电机的极对数；f₂代表转子电流频率。如果发电机的转速n_m产生变化时，即是p_n*f_m值改变时，如果调整f₂值，则可以达到f₁保持不变的效果，进而达到变速恒频控制。

3.3变速恒频风力发电关键技术的优点

在风力发电发展中，通过变速恒频风力发电技术，可以让发电系统以最大功率进行运行，会在很大程度上提升发电量，而且通过变速恒频风力发电技术应用，可以保持系统最大功率运行，在运行效率上会有明显提升。另外通过变速恒频风力发电技术应用，可以延长风力机的使用寿命，减少损坏发生几率。随着风力发电的不断发展，风力发电的效率在不断提升，运行成本也在不断进行降低。通过变速恒频风力发电技术应用，可以有效的降低噪音，提升电能质量，实现了计算机自动化管理，可以更好的提升工作效率，促进了风力发电的发展。

4技术发展趋势及展望

为进一步提高风力发电效率，不断降低成本，进一步改善电能质量，减少噪声，最终达到稳定可靠运行的效果，风力发电会逐步向大容量、变转速、直驱化、无刷化、智能化以及微风发电等方向发展，主要包括以下几方面：1）风力发电机逐步大型化。这样可以减少占地面积，实现并网成本费用降低，能够提高风能的利用效率。2）采用变桨距和变速恒频技术。变桨距和变速恒频技术能够为大型风力发电机控制提供相关技术保障，且能够减小风力发电机的体积、重量和成本，进而提高发电量，使风能利用率提高及电能质量改善。3）实现风力发电机直接驱动。直接驱动能够代替齿轮箱，可减少能量损失、降低发电成本和减小噪声，进而提高效率和可靠性。4）实现对风力发电机进行无刷化。选用无刷化，不仅可提高系统的运行可靠性，还能够达到免维护和提高发电效率的效果。5）实现智能化控制。通过采用先进的模糊控制、神经网络、模式识别等智能控制方法，能够有效克服风力发电系统的参数时变与非线性因素。6）实现磁力传动技术和磁悬浮技术，使电机能够“轻风起动，微风发电”。

5结语

随着社会的不断发展，对于电能需求量是越来越更多，为了更好地满足人们对于电能需求，加大了对风力发电开发。在风力发电中，通过变速恒频技术应用，可以实现计算机自动化控制，能够根据风速变化来进行调节。从而更好的保证风力发电系统安全稳定运行。

参考文献

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