风电变流器——精选推荐

风电变流器
摘要：随着智能电网概念的普及，各国开始注重新能源的利用。

风能，作为一种清洁的可再生能源，已开始得到大量利用。

但是风能的不稳定性，非连续性也是风能利用的一大难题，风力发电要更好地将风电接网利用，必须在风机上有技术性的突破，变流器是风力发电的一大重要技术，随着风电规模的不断扩大，风电变流器也随之不断推陈出新。

本文以双馈型和直驱型变流器为例浅析了风电变流器的技术问题。

关键词：智能电网风力发电双馈型变流器直流型变流器
1.智能电网
随着全球资源的逐渐稀缺、环境压力的不断增大、电力市场化进程的不断深入以及用户对电能可靠性和质量要求的不断提升,电力行业正面临着前所未有的挑战和机遇,建设更加安全、可靠、环保、经济的电力系统已经成为全球电力行业的共同目标。

在主张低碳经济与可再生能源的浪潮中，风能、太阳能、生物能等将是今后能源来源的重要途径，欧美许多发达国家的电网企业正积极推进技术革新和管理转变,普遍将智能电网作为未来电网的发展目标之一。

美国智能电网关注网络基础架构的升级更新，同时最大限度的利用信息技术，实现机器智能对人工的替代。

欧洲智能电网关注可再生能源的分布式能源的发展，并带动整个行业发展模式的转变。

中国智能电网关注对电力生产和管理信息的数字化获取和整合，促进系统安全可靠性、企业效益和服务水平的持续提高。

值得注意的是我国电网公司在积极开展“数字化电网、信息化企业”建设的同时,也在密切关注全球电力行业发展的这一新动向。

智能电网，是以实现地球可持续发展为总目标，维护能源的优化利用和降低碳排放量，从而达到生态平衡和环境稳定。

2.风能及风力发电
在自然界中，风是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源。

随着全球气候变暖和能源危机，各国都在加紧对风力的开发和利用，尽量减少二氧化碳等温室气体的排放，保护我们赖以生存的地球。

在自然界的能源中，风能是极其丰富的。

据粗略估计，近期可以利用的风能总功率约为106～107兆瓦，这个数值比全世界可以利用的水力资源大10倍。

但是，这笔巨大的自然财富还有待人类去大力开发。

风力发电可分为离网型和并网型两种。

离网型风力发电规模较小,通过蓄电池等储能装置或与其它能源发电技术相结合(如风电-水电互补系统、风电-柴油机组联合供电系统),可以解决偏远地区的供电问题;并网型风力发电是指接入电力系统运行且规模较大的风力发电场,并网运行的风力发电场可以得到大电网的补偿和支撑,更加充分地开发可利用的风力资源,是风力发电的主要发展方向。

1995年以来,世界各国的风力发电技术得到了飞速的发展,风力发电累计装机容量平均每年增长超过20% 自从大型风力发电机组投入运行以来,大规模风力发电场的建设成为可能,风力发电事业正逐步向产业化、规模化迈进。

在少数地方,风力发电己经在电网中占有相当的比重。

随着风电装机容量的增加及在电源中所占比例的增大,风力发电对电力系统运行的影响越来越大。

由于风能具有随机性和间歇性,且风力发电机组在运行时需要吸收电网无功功率等特点,这些对电网的安全、稳定运行都有着重大的影响,对电网调度提出了新要求。

风力发电系统虽然具有结构简单、成本低、过载能力强以及运行可靠性高等优点,但也有其缺点,主要表现为:当异步风电机组直接与电网相连接时,异步发电机的运行需要无功电源的支援,这样会使得电网的电压发生偏移;同时,风速变化、湍流以及风力机尾流效应造成的紊流会引起风电功率的波动,风电机组的频繁启停会让电压产生波动和闪变而进一步危害电网的电能质量。

由于风能的随机性和间歇性、风电场会吸收电网无功功率等特点,随着风电装机容量的增加,在电网中所占比例的扩大,对电网的安全、稳定运行带来重大的影响,这将是风电场接入系统面临的重大技术问题,如不解决就会阻碍风力发电的发展。

随着风电逐步接入系统,风电场正在逐步纳入调度管理的范畴,风电的自身特点给调度部门如何既实现电网的安全运行又充分利用风电场提出了新的要求。

我们要想将风电安全稳定的利用，首先需解决的问题及时将风电能稳定地接入电网种，从而首先得从风机的技术指标来着手，变流器是使电源系统的电压、频率、相数和其他电量或特性发生变化的电器设备。

包括整流器（交流变直流）、逆变器（直流变交流)、交流变流器和直流变流器。

3.风电变流器
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，我国风能资源丰富，近几年来国家政策也大力扶持风电产业。

风电产业逐渐形成一定规模，从风电机组的元器件到风场最终用户，产品供应链初步形成。

而变流器是此供应链中的关键环节之一。

2008年风机变流器市场容量达到了17.9亿元，在风机自动化产品中占了约36%的市场份额。

2008年新增风力发电机组5030台，累计装机容量已超过1200万千瓦。

2009年上半年，风电设备产量达427万千瓦，同比增长135.7%，风电企业也由原来的几家发展目前的70多家。

从发展进程来看，“十一五”期间风机变流器行业进入快速发展阶段，国内几家企业掌握了产品自主知识产权，由于国内兆瓦级变流器于近两年才研发成功，生产企业目前处于小规模的试产阶段，产品供给量非常小。

兆瓦级风机变流器产业化进程加速，九洲电气、阳光电源、国电龙源正在建设或计划建设产品生产线。

随着风电行业产能的扩大，风电行业的变流器产品也开始扩大需求，中国新能源战略开始把大力发展风力发电设为重点。

随着风电机组容量的扩张，风电设备对变流器的要求越来越高。

另外，国产化是风电行业的重要趋势。

国产变流器厂商若要在风电领域占有一席之地，也要加强和提高自己的技术水平，才可以与国外变流器厂商在风电行业展开激烈竞争。

变流器产品是风电设备的重要组成部分，整个行业的自动化产品市场也有几个亿的空间，并且，风电行业的快速发展，直接带动了变流器产品在该行业的市场容量。

变流器通过对双馈异步风力发电机的转子进行励磁，使得双馈发电机的定子侧输出电压的幅值、频率和相位与电网相同，并且可根据需要进行有功和无功的独立解耦控制。

变流器控制双馈异步风力发电机实现软并网，减小并网冲击电流对电机和电网造成的不利影响。

变流器提供多种通信接口，如Profibus, CANopen等（可根据用户要求扩展），用户可通过这些接口方便的实现变流器与系统控制器及风场远程监控系统的集成控制。

变流器配电系统提供雷击、过流、过压、过温等保护功能。

变流器提供实时监控功能，用户可以实时监控风机变流器运行状态。

变流器可根据海拔进行特殊设计，可以按客户定制实现低温、高温、防尘、防盐雾等运行要求。

变流器采用三相电压型交-直-交双向变流器技术，核心控制采用具有快速浮点运算能力的“双DSP的全数字化控制器”；在发电机的转子侧变流器实现定子磁场定向矢量控制策略，电网侧变流器实现电网电压定向矢量控制策略；系统具有输入输出功率因数可调、自动软并网和最大功率点跟踪控制功能。

功率模块采用高开关频率的IGBT功率器件，保证良好的输出波形。

这种整流逆变装置具有结构简单、谐波含量少等优点，可以明显地改善双馈异步发电机的运行状态和输出电能质量。

这种电压型交-直-交变流器的双馈异步发电机励磁控制系统，实现了基于风机最大功率点跟踪的发电机有功和无功的解耦控制，是目前双馈异步风力发电机组的一个代表方向。

4．双馈型和直驱型变流器
风电市场的快速增长有效地拉动了风力发电技术的进步。

其特点之一就是风电机组的单机容量不断增大，目前国外市场上商业化的主流机组单机容量达到了2 ～3 MW，5 MW 机组的样机已经研制成功，更大容量的机组（10 MW 海上风电机组）已处于概念设计阶段；特点之二就是机组的风能利用效率和可靠性得到了不断提高，机组的风能转换效率最高可达到0.5（已经与理论上最大的风能利用系数——贝茨极限0.593 比较接近了）商业化成熟机组的年可利用率可以达到98％以上。

实际上，风力发电机组的技术发展很大程度上得益于变速恒频的应用，变速恒频已经成为目前MW 级以上风力发电机组的主流技术。

所谓变速恒频，就是通过调速控制，使风力发电机组风轮转速能够跟随风速的变化，最大限度地提高风能的利用效率，有效降低载荷；同时风轮及其所驱动的电机转速变化时，保证输出的电能频率始终与电网一致。

机组的调速控制可以通过机械或电气控制等不同的途径来实现，但是利用变流器的
技术方案目前最为成熟，也是应用范围最为广泛和最具发展前景的技术。

变流技术的应用不仅有利于机组提高效率，同时对机组的并网和对电网的安全稳定运行起到了良好作用。

变流器在变速恒频型风电装置中应用的主流的技术方案目前主要有两种：双馈型和直驱型。

如图1 所示双馈型采用双馈发电机，在转子绕组上串入可以四象限运行的变频器，控制定子绕组和电网之间的功率流动。

这种结构对变频器的功率要求只有系统总功率的1/3-1/4 。

图1 双馈型变流装置示意图
双馈型变流器可以有多种拓扑结构，实际应用中主要以电压源型双PWM 变换结构为主，这种结构可以实现发电机在较宽的转速范围内运行，电路简单，采用交—直—交方式实现了两个变换器之间的解耦。

双馈型变流器的关键技术在于变流器的励磁控制策略。

矢量控制策略是目前双馈型机组中常用的控制方法，但是矢量控制策略须依赖于电机本身的参数，需要详尽准确的电机模型。

另外由于变流器电路的非线性，变流器在工作过程中会向电网注入谐波电流，如何有效控制谐波电流也是双馈型变流器需要解决的一个问题。

双馈型变流器对电网电压和频率的波动比较敏感。

在出现电网电压跌落的情况下，如果网侧电压下降40％，将会造成电机侧的电流上升4倍，考虑这种情况则变流器需要选用容量更大的IGBT，或者采用“crowbar”。

另一方面电机侧的电流突增会对传动系统中的齿轮箱和发电机产生冲击，这些因素在双馈型变流装置的设计时都要予以充分的考虑。

如图2 所示,直驱型风力发电机组采用多极同步电机，将电机定子绕组输出直接连接到全功率的变流器上，由变流器将电机输出变化的电压/ 电流转换为和接入电网相匹配的电压和频率。

该方案的优点是采用永磁同步发电机可以做到风力机与发电机的直接耦合，省去齿轮箱，即为直接驱动式结构，这样可大大减小系统运行噪声，提高可靠性。

直驱型机组虽然采用了全功率变频装置导致成本上升，但是全功率变频装置所具有的技术优势却是非常明显的，它省去了故障率高、维护量大的滑环装置，使整机的可靠性进
一步提高。

特别是当电网出现电压跌落的情况时，由于全功率变流器的输出电流可以由直流电压做闭环控制，基本上能够很容易地控制输出电流的波动，这对电网的安全运行和保障机组设备本身的安全是非常重要的。

图2 直驱型风力发电系统示意图
全功率变流器的结构原理图如图3所示，其控制策略相对也比较简洁。

全功率变流器的整流环节在实际应用中常采取主动整流或被动整流，两者各有千秋。

被动整流方式的电路如图4所示，采用二极管整流，在其之后采用了多级Boost 电路交错并联的方式以增加功率传送能力并降低开关频率。

图3 全功率变流器原理框图
图4 被动整流电路示意图
在这种方式下，变流器不能象主动整流方式那样直接改变发电机转速，而是要通过改变Boost 电路占空比，也就是其传输能量的方式改变发电机输出侧的电磁转矩，通过机械自身的调节特性达到最佳的风能利用效率，其响应速度比主动整流方式略慢。

Boost 电路的存在降低了经过二极管的瞬态电流，对输入侧功率因数具有有限的校正作用。

不过其功率因数仍然无法与主动整流方式相比，需要在电机侧附加功率因数补偿器。

另外，被动整流方式的转矩脉动也比主动方式大，通常电机采用六相输出的方式，这样能够在一定程度上降低脉动转矩。

大功率变流技术的发展可以说是日新月异，前景无限，变流技术的发展重点是新型功率器件以及先进的控制技术。

对于功率器件，目前主要用的是IGBT ，以后可能往IGCT 、光控功率器件、高温功率器件（耐高温，散热更加简单）和高功率密度功率器件（单管容量大，损耗更加低）方向发展，这样可能会带来整个系统价格的降低、控制的简易化和效率的提高。

通过光纤直接控制电力电子器件开关的光控器件，省去了传统的驱动系统，提高了系统的可靠性并简化了结构。

新型材料的电力电子器件，可以提高器件结温和开关频率，达到提高器件功率密度的目的，从而减小了电力电子装置的体积并降低了对散热系统的要求。

双向可关断器件可以控制两个方向的电流，，适用于矩阵变换器，使用矩阵变换器可以减小装置体积。

大功率变流技术的发展为风力发电技术向容量更大、效率更高方向的发展奠定了基础，变流技术和风力发电技术的有机结合也将会使风力发电的成本更低。

但随着机组容量的不断提高，变流器容量也不断增大，随之而来的一系列问题需要得到较好的解决，诸如：受单管功率器件容量的限制，需采取多重化并列技术等解决方案，但其实现具有一定的难度；受安装空间的限制，要求变流器的结构更加紧凑，以方便制造和维护（模块化设计）等。

可以肯定变流技术将会在今后风电技术发展过程中发挥越来越重要的作用。

4.结论
通过宏观的分析智能电网及风力发电及从技术方面浅层次的分析了变流器，作者认为风电将是未来能源战略的重要成分，风电的发展，由产业链、供应链分析，在将来的风电产业中，风电变流器也将是风电中的重要角色，也将会随之配套不断从技术、规模上发展壮大，变流技术反之也会推动风电的最优化利用。

参考文献：
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【10】李维勇。

电力电子学在风力发电中的应用.变频器世界，2007（6）：42-47
--------下面红色部分是赠送的工作总结，不需要的朋友可以编辑删除！谢谢
行政管理干部个人总结
20XX年上半年，在公司的正确领导下，在各科室部门的大力支持下，我按照公司的工作部署和工作要求，严格执行公司的工作方针，围绕中心，突出重点，狠抓落实，注重实效，在自身工作岗位上认真履行职责，做好各项行政管理工作，较好地完成了工作任务，取得了一定的成绩。

现将20XX 年上半年个人工作情况总结如下：
一、抓好自身建设，全面提高素质
我作为一名负责公司行政管理的干部，肩负着公司赋予的重要工作职责，知道自己责任重大，努力按照政治强、业务精、善管理的复合型高素质的要求对待自己，加强政治理论与业务知识学习，把它学深学透，领会在心里，运用到具体实际工作中，以此全面提高自己的政治、业务和管理素质。

在实际工作中，我做到公平公正、清正廉洁，爱岗敬业、履行职责，吃苦在前，享乐在后，全力实践“团结、务实、严谨、拼搏、奉献”的时代精神，提高工作效率与工作质量，为职工群众做好表率作用，促进公司整体工作发展。

二、刻苦勤奋，全面做好行政管理工作
行政管理工作范围广，日常事物多，涉及车辆、食堂、安全、卫生等方方面面工作，工作看起来虽然细小，但都与公司的整体工作紧密相关，丝毫不能马虎。

为此，我严格要求自己，精益求精、一丝不苟地认真做好各项工作，确保工作质量，让公司领导放心，让职工群众满意。

(一)加强车辆管理，保障公司用车需求
我分管公司6辆汽车，按照公司车辆管理要求，认真做好各项工作，确保行车安全。

一是抓好驾驶员管理，要求驾驶员必须严格遵守国家法律、交通法规和公司的各项规章制度，认真学习业务知识，提高驾驶技术，按规定参加安全教育和学习，增强法律观念，确保行车安全。

二是抓好车辆管理，严格执行派车制度，规范使用车辆派车单，用车结束后，执行车辆归位制度，将车辆停放在规定范围内。

同时要求驾驶员做好日常保养维护、清洗工作，每月对车辆安全和技术状况进行一次检查，保持车辆性能良好、卫生整洁;做好出车前和收车后的检查工作，排查车辆存在的安全隐患，坚决不让车辆带病行使。

三是做好每月用油统计分析，包括过路费、保养费和车辆公里数工作，制定好下月用油计划，做好车辆保险年审工作，努力减少用车成本，为公司节省资金。

四是抓好安全教育，每季度对驾驶员进行一次规章制度、安全行车教育，要求驾驶员在行驶车辆中要时刻保持警惕，做到安全驾驶，防止出现各类安全事故。

(二)强化安全卫生，防范安全卫生事故
我作为行政人事部安全员，提高自己的责任意识，强化安全卫生，防范安全卫生事故。

一是加强食堂卫生安全，要求食堂把好进货关，不进低劣货，从源头上防范食品卫生安全事故发生;要求食堂搞好每天的清洁卫生工作，定期开展消毒杀菌和灭四害工作，确保食堂卫生整洁，确保职工身体健康。

二是加强厂区保安，要求保安员加强厂区巡逻，做好人防、技防工作，提高警惕、细致防范，维护公司正常的生产工作秩序，确保厂区安全，确保公司财产安全。

三是加强厂区保洁，要求保洁员做好每天日常卫生保洁工作，保持厂区卫生整洁面貌，提高公司形象;要求保洁员做好厂区绿化工作，加强花草树木的修剪和病虫害防治，旱天要做好浇水工作，防止花草树木枯死，冬天要做好保温工作，预防花草树木遭冻害;使厂区美观，为公司创造良好的生产工作环境。

(三)做好其他工作，促进公司整体工作发展
我是兼职驾驶员，保障总部和上级领导接待工作，为做好该项工作，我严格要求自己，加强与公司的联系联络，注意自身的文明礼貌和礼仪修养，认真细致做好工作，确保让总部和上级领导满意。

我认真做好保障领导房屋使用工作，为公司管理层享受每人在外租房待遇做好服务工作，按时
缴纳水电费，认真检查水电设施，确保公司管理层在外租房能够住好不操心，能够专心致注地为公司做好工作。

三、培养良好作风，促进工作发展
做好行政管理工作，除了业务知识与技能外，更主要的是工作作风。

我作为一名行政管理干部，严格要求自己，培养良好作风，以严谨的态度对待工作，承担自己的责任，认真对待每一项工作，负责到底，做好任何工作。

对自己做到技能精、作风硬、讲诚信、肯奉献，爱岗敬业，全心全意为为公司做好服务工作。

同时加强工作创新，创新是做好工作、取得工作成绩的基础;没有创新，意味思维僵化、工作守旧，不可能促进工作发展，取得工作成绩。

为此，我按照公司的工作精神，结合自身岗位职责，做到积极创新，大胆解放思想，大胆变革求新，实现工作突破，促进工作又好又快发展。

20XX年上半年，我刻苦勤奋、认真努力工作，虽然提高了自己的政治思想觉悟和工作业务水平，完成了工作任务，取得一定成绩，但是与公司领导的要求相比，还是存在一些不足问题，需要继续努力和提高。

进入20XX年下半年，我要继续加强学习，努力实践，求真务实，开拓创新，奋发努力，攻坚破难，把各项行政管理工作提高到一个新的水平，确保获得公司领导和职工群众的满意，为公司健康、持续、快速发展，作出自己应有的努力与贡献。

事业单位年度考核个人总结
本年度，在领导的关心、指导和同事们的帮助、支持下，我严格要求自己，勤奋学习，积极进取，努力提高自己的理论和实践水平，较好的完成了各项工作任务，得到了各方面的好评。

现将一年来的学习、工作情况简要总结如下：
1、思想上，严于律己，自觉加强党性锻炼。

一直以来，我始终坚持学习邓--同志建设中国特色的社会主义理论，关心我国的民主政治进程，在工作生活中注意摄取相关的政治经济政策，注重学习与工作有关的各经济法律法规，注重经济大环境走向。

“新闻调查”、“经济半小时”等栏目都是摄取该类知识不错的途径。

通过上述学习，使我坚定了中国民主政治的信念，使自身的政治经济理论素养得到了进一步的完善。

一年来，认真学习“三个代表”重要思想，深刻领会其科学内涵。

始终坚持运用马克思列宁主义的立场、观点和方法论，坚持正确的世界观、人生观、本文来自小草范文网价值观，并用以指导自己的学习、工作和生活实践。

热爱祖国、热爱党、热爱社会主义，坚定共产主义信念，与党组织保持高度一致。

工作中，认真贯彻执行党的路线、方针、政策，工作积极主动，勤奋努力，不畏艰难，尽职尽责，任劳任怨，在平凡的工作岗位上作出力所能及的贡献。

通过认真系统地学习党的基本知识和各种理论著作，进一步夯实了理论基础，提高了党性认识和思想道德素质。

2、业务上，认真学习业务知识，通过理论学习和日常工作积累使我对工作有了较为深刻的认识。