风电变流器的技术现状与发展
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器就 是￣ ＇ ｆ ｒ ｌ 为 了利用 可再 生 的风
能 资源 ，为－ ＆－ ４ ￣ ｌ 的生 存和 发展 提 供 了 良好 的电 能 资源。 而本 文主
要 从 风 电 变 流 器 的 类 型 ， 拓 朴 结
构和 技 术发 展状 况等 进 行 了简单 的研 究 和 了解 ，希望 能 够为 人们 研 究 风 电 变 流 器 技 术 的发 展 提 供 些参考 。
程度 。其 中最 为重要 的控 制技 术也会得到不断 优化 ，让 它能够有 满足 风场电机组对 电网的需 求 。 具备 有 更好 的 能够 使 用 的 分 布 式 风 电几 并 网技 术，有 效的解决 目前风电机存在的开发利 用大 规模 集中，远距离输送为主 ，发展过程 中 遇 到消耗难，送 出难的 问题 。未来 的风 电变流 器也会具有故障智能诊断和远程监控功 能，能 够 实现，现场无人值守 ，少量人 员值班 的远程 监视与控制 。风 电场的远程监控系统 能够 实时 ２ ． ２全 功 率 变 流 器 的 应 用 监控风 电变流器 的工作状态 ， 自动记录 和保留 全 功 率 变 流 器 中 的 额 定 功 率 相 风 电变流器故障 的日志 ，供技术 人员分 析和处 对 其 他 变 流 器 而 言 较 多 ， 当 前 的 主 要 理 等 。 有 １ ． ５ Ｍｗ， ２ ＭＷ， ２ ． ５ Ｍｗ， ３ Ｍｗ， ５ Ｍｗ，或 ５ 结 束 语 者 ６ ＭＷ 。 不 过 人 们 常 用 的 主 流 功 率 是 １ ． ５ ＭＷ， ２ ＭＷ， ２ ． ５ ＭＷ 。 由于 实 际 生 活 中风 电 机 风 电变流器 是风力发 电系统的关键 设备 ， 组接入点 电压等级存在 不同程 度上的差异，人 未来 的风 电变流器 能够 随着人们的需求而不断 们 将 全 频 功 率 变 流 器 拓 扑 结 构 主 要 划 分 为 两 大 的创新和优 化，供人们使用。所 以风 电变流器 类 ，一类是采用 二电平 结构，它经常被应用于 产业 的前景很广 阔， 提高风风 电变流器的质量 ， 生 活 中 的低 电压 系 统 ， 电 网 电 压 等 级 一 般 都 在 性 能和适 应各种 环境是国内外各个厂家急需要 ６ ９ ０ Ｖ 以 下 。 另 一 类 则 是 采 用 多 电平 结 构 ， 主 关注 的问题。我们也相信风 电变流器能够给我 要应 用于 生活中的中压系统 ，电网 电压等级一 们 环 境 保 护 和 资 源 利 用 提 供 强 有 力 的保 证 。 最 般 都在在 ５ ９ ０ Ｖ 以上 ，两 者相互搭配 满足人们 后，由于笔者水平有限文中存在的不足之处敬 的 日常需求。二 电平变流器和多 电平变流器在 请广大读者谅解 ，笔者也希望文章能够给广 大 控 制原理 上有很多的共同之处 。 读者和相关从业人员有所帮助 。
一
种拓扑结构 ，在生 活实际应用中 ，它主要是 以 电压源 型双 ＷＰ Ｍ 变换结构 为主，其他结构为 辅助相互配合 。这 种结构的优点是灵巧 的实现 了发 电机在 较宽的理想转速范 围内稳定运行 ， 并且 它的设计电路 简单， 很是巧妙地才 用了交 ． 直． 交 的方式来更好实现 人们 一直想要实现 的 两个变 换器 之间的解耦 。与其他风 电变流器采 用的的技术不 同，双馈变流器使用 的关键 技术 在于有效利 用变流器的励磁控制策略 。 在 目前， 矢量控制策略成为双馈型机组 中最 为常用 的控
电子技术 ・ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
风 电变流器 的技术现 状与发展
文／ 田黄 田 谢源 刘浩 施 铃 丽
随着 人 类社 会 的不 断发 展 ， 能源 资源 和环 境保 护 成 为 了人 们 最为 关 心的 问题 。人们 对 于 自然 界 中 的 可 再 生 能 源 的 力 量 的 利 用 有 了进一 步 的提 高，而风 电变流
源 、但 是风 力发电与以上两个不 同，我们都知 道风 力在生活中是不可控 制能源 ，其中风速的 大小会 造成电机转 速的不断变化，所 以在生活 中风 力发电机大多采用异步或者永磁发 电机 ， 它电机本身没有励磁调节系统 ，从 目前 的风 电 机变 流器 来看 ，并入 电网 的风 电机 组就 相 当 于了 电源，输出 电压与 电网电压息息相关 。电 网 电压跌落或者恢复的时候 ，如果不 具备 “ 穿 越”功能渡过这个缓冲阶段 ，就会造成很大 的 问 题 ， 比如 会 引 起 交 流 侧 过 流 或 直 流 侧 过 压 保 护脱网，大量机组跳闸等一些 问题。
４风电变流器技术发未来发展状况
随着 科 学技 术 的不断 进步 ，风 电技术 也 会不 断的完善和发展 。风 电变 流器的发展方 向 会朝着 电网友好 型，更加智能型 ，追求高可靠
【 关键 词 】 风 电变 流 器 风 力发 电 变 流 器 的发
展
１风力发电与风 电变流 器的发展状 况
制方法 。 但 是 它 非 常 长度 依赖 于 电 机 本 身 参 数 ， 还 需 要 需 要 详 细 而 又 准 确 的 电机 模 型 。 而 且 双 馈 型 变 流 器 使 用 的 电路 是 非 线 性 的 ， 电 路 在 不 断 工 作 的时 候 会 持 续 向 电 网 注入 谐 波 电 流 ， 那 么要如何有效 的控制 谐波 电流也成为 了双馈型
与 其他 可再 生 能源 发 电相 比，人们 对于 风能发 电的基 础较 为成熟 ，就要来一 电的规模 化开发条件和产业 化发展前景，而风能发 电作 为一项 走在科 学眼沿的产业 ，被我 国定为 战略 性 的新 型产 业。在世界中 ，我 国是风 电装 机持 续 增 长 速 度 最 快 ， 持 续 增 长 风 电装 机 容 量 最 大 的国家 。早 在 ２ ０ １ ２年 ，我 国就成为 了世界第 风 电并网大 国。成功 的超越 了核能发 电，成 为水力发电 ，火力发 电之后 的第 三大电源。随 着 中 国 科 学 技 术 的 不 断发 展 ，相 关 行业 的 技 术 也 得 到 了世 界 前 列 。在 风 力 发 电 的 过 程 中， 风 电变流器就是风力发 电的一个核心部件 ，在这 项技术上 中国已经走上 了成熟，为中国经济 的快速发展和人 民生 活水 平的提高提供 了强有 力的 保 证 。
２ 风 电变 流 器 的基 本情 况
在 风力 发 电机组 中，风 电变 流 器是 其 中 的一个大 型核心部件，风 电变流器 的性 能直接 影响 到了风 力发电的状况 。人们为 了能够让风 机得 到有 效实用的最佳风能 的捕获 ，于是选择 了在 风电机 组中采用现金 的变速恒频技 术。从 而成 功的使得改 良后的发 电机转速能够通过 风 力 的大小智能的不断变化 。维持桨 叶顶端速度 与风 速比，也就是在较 宽范围内使其 维持最佳 的叶尖速 比。目前人们主要是利 用风 电变流器 的应用来实现变速恒频 ，对 高电压和低 电压穿 越还有对 电网的无功率支持 。 目前无 论是 国 内还是 国外 ，并 网式 的风 力发 电系统 中应用 的风电机组大部分都有效 的
一 一
变流急 需要解 决的另外一个 关键 问题 。而且如 果与其他变流器相 比，使用的双馈型变流器对 电网电压和频 率波 动更为敏感， 电网 电压在跌 落 的时 ，一 旦 网侧 电压 下 降 达 到 ４ ０ ％ ，就 会 造 成 电机侧 电流 猛然上升 ４倍，所 以变流器需要 采用 １ ＧＢ Ｔ的大 容 量 或者 是 “ ｃ ｒ ｏ ｗｂ ａ ｒ ” 。 与 此 同 时 电机 侧 电 流 会 对 传 动 系 统 中工 作 的齿 轮 箱和发电机产生不利的冲击 ，以上因素都是双 馈变流 器在进 行设计时要考虑的。
能 资源 ，为－ ＆－ ４ ￣ ｌ 的生 存和 发展 提 供 了 良好 的电 能 资源。 而本 文主
要 从 风 电 变 流 器 的 类 型 ， 拓 朴 结
构和 技 术发 展状 况等 进 行 了简单 的研 究 和 了解 ，希望 能 够为 人们 研 究 风 电 变 流 器 技 术 的发 展 提 供 些参考 。
程度 。其 中最 为重要 的控 制技 术也会得到不断 优化 ，让 它能够有 满足 风场电机组对 电网的需 求 。 具备 有 更好 的 能够 使 用 的 分 布 式 风 电几 并 网技 术，有 效的解决 目前风电机存在的开发利 用大 规模 集中，远距离输送为主 ，发展过程 中 遇 到消耗难，送 出难的 问题 。未来 的风 电变流 器也会具有故障智能诊断和远程监控功 能，能 够 实现，现场无人值守 ，少量人 员值班 的远程 监视与控制 。风 电场的远程监控系统 能够 实时 ２ ． ２全 功 率 变 流 器 的 应 用 监控风 电变流器 的工作状态 ， 自动记录 和保留 全 功 率 变 流 器 中 的 额 定 功 率 相 风 电变流器故障 的日志 ，供技术 人员分 析和处 对 其 他 变 流 器 而 言 较 多 ， 当 前 的 主 要 理 等 。 有 １ ． ５ Ｍｗ， ２ ＭＷ， ２ ． ５ Ｍｗ， ３ Ｍｗ， ５ Ｍｗ，或 ５ 结 束 语 者 ６ ＭＷ 。 不 过 人 们 常 用 的 主 流 功 率 是 １ ． ５ ＭＷ， ２ ＭＷ， ２ ． ５ ＭＷ 。 由于 实 际 生 活 中风 电 机 风 电变流器 是风力发 电系统的关键 设备 ， 组接入点 电压等级存在 不同程 度上的差异，人 未来 的风 电变流器 能够 随着人们的需求而不断 们 将 全 频 功 率 变 流 器 拓 扑 结 构 主 要 划 分 为 两 大 的创新和优 化，供人们使用。所 以风 电变流器 类 ，一类是采用 二电平 结构，它经常被应用于 产业 的前景很广 阔， 提高风风 电变流器的质量 ， 生 活 中 的低 电压 系 统 ， 电 网 电 压 等 级 一 般 都 在 性 能和适 应各种 环境是国内外各个厂家急需要 ６ ９ ０ Ｖ 以 下 。 另 一 类 则 是 采 用 多 电平 结 构 ， 主 关注 的问题。我们也相信风 电变流器能够给我 要应 用于 生活中的中压系统 ，电网 电压等级一 们 环 境 保 护 和 资 源 利 用 提 供 强 有 力 的保 证 。 最 般 都在在 ５ ９ ０ Ｖ 以上 ，两 者相互搭配 满足人们 后，由于笔者水平有限文中存在的不足之处敬 的 日常需求。二 电平变流器和多 电平变流器在 请广大读者谅解 ，笔者也希望文章能够给广 大 控 制原理 上有很多的共同之处 。 读者和相关从业人员有所帮助 。
一
种拓扑结构 ，在生 活实际应用中 ，它主要是 以 电压源 型双 ＷＰ Ｍ 变换结构 为主，其他结构为 辅助相互配合 。这 种结构的优点是灵巧 的实现 了发 电机在 较宽的理想转速范 围内稳定运行 ， 并且 它的设计电路 简单， 很是巧妙地才 用了交 ． 直． 交 的方式来更好实现 人们 一直想要实现 的 两个变 换器 之间的解耦 。与其他风 电变流器采 用的的技术不 同，双馈变流器使用 的关键 技术 在于有效利 用变流器的励磁控制策略 。 在 目前， 矢量控制策略成为双馈型机组 中最 为常用 的控
电子技术 ・ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
风 电变流器 的技术现 状与发展
文／ 田黄 田 谢源 刘浩 施 铃 丽
随着 人 类社 会 的不 断发 展 ， 能源 资源 和环 境保 护 成 为 了人 们 最为 关 心的 问题 。人们 对 于 自然 界 中 的 可 再 生 能 源 的 力 量 的 利 用 有 了进一 步 的提 高，而风 电变流
源 、但 是风 力发电与以上两个不 同，我们都知 道风 力在生活中是不可控 制能源 ，其中风速的 大小会 造成电机转 速的不断变化，所 以在生活 中风 力发电机大多采用异步或者永磁发 电机 ， 它电机本身没有励磁调节系统 ，从 目前 的风 电 机变 流器 来看 ，并入 电网 的风 电机 组就 相 当 于了 电源，输出 电压与 电网电压息息相关 。电 网 电压跌落或者恢复的时候 ，如果不 具备 “ 穿 越”功能渡过这个缓冲阶段 ，就会造成很大 的 问 题 ， 比如 会 引 起 交 流 侧 过 流 或 直 流 侧 过 压 保 护脱网，大量机组跳闸等一些 问题。
４风电变流器技术发未来发展状况
随着 科 学技 术 的不断 进步 ，风 电技术 也 会不 断的完善和发展 。风 电变 流器的发展方 向 会朝着 电网友好 型，更加智能型 ，追求高可靠
【 关键 词 】 风 电变 流 器 风 力发 电 变 流 器 的发
展
１风力发电与风 电变流 器的发展状 况
制方法 。 但 是 它 非 常 长度 依赖 于 电 机 本 身 参 数 ， 还 需 要 需 要 详 细 而 又 准 确 的 电机 模 型 。 而 且 双 馈 型 变 流 器 使 用 的 电路 是 非 线 性 的 ， 电 路 在 不 断 工 作 的时 候 会 持 续 向 电 网 注入 谐 波 电 流 ， 那 么要如何有效 的控制 谐波 电流也成为 了双馈型
与 其他 可再 生 能源 发 电相 比，人们 对于 风能发 电的基 础较 为成熟 ，就要来一 电的规模 化开发条件和产业 化发展前景，而风能发 电作 为一项 走在科 学眼沿的产业 ，被我 国定为 战略 性 的新 型产 业。在世界中 ，我 国是风 电装 机持 续 增 长 速 度 最 快 ， 持 续 增 长 风 电装 机 容 量 最 大 的国家 。早 在 ２ ０ １ ２年 ，我 国就成为 了世界第 风 电并网大 国。成功 的超越 了核能发 电，成 为水力发电 ，火力发 电之后 的第 三大电源。随 着 中 国 科 学 技 术 的 不 断发 展 ，相 关 行业 的 技 术 也 得 到 了世 界 前 列 。在 风 力 发 电 的 过 程 中， 风 电变流器就是风力发 电的一个核心部件 ，在这 项技术上 中国已经走上 了成熟，为中国经济 的快速发展和人 民生 活水 平的提高提供 了强有 力的 保 证 。
２ 风 电变 流 器 的基 本情 况
在 风力 发 电机组 中，风 电变 流 器是 其 中 的一个大 型核心部件，风 电变流器 的性 能直接 影响 到了风 力发电的状况 。人们为 了能够让风 机得 到有 效实用的最佳风能 的捕获 ，于是选择 了在 风电机 组中采用现金 的变速恒频技 术。从 而成 功的使得改 良后的发 电机转速能够通过 风 力 的大小智能的不断变化 。维持桨 叶顶端速度 与风 速比，也就是在较 宽范围内使其 维持最佳 的叶尖速 比。目前人们主要是利 用风 电变流器 的应用来实现变速恒频 ，对 高电压和低 电压穿 越还有对 电网的无功率支持 。 目前无 论是 国 内还是 国外 ，并 网式 的风 力发 电系统 中应用 的风电机组大部分都有效 的
一 一
变流急 需要解 决的另外一个 关键 问题 。而且如 果与其他变流器相 比，使用的双馈型变流器对 电网电压和频 率波 动更为敏感， 电网 电压在跌 落 的时 ，一 旦 网侧 电压 下 降 达 到 ４ ０ ％ ，就 会 造 成 电机侧 电流 猛然上升 ４倍，所 以变流器需要 采用 １ ＧＢ Ｔ的大 容 量 或者 是 “ ｃ ｒ ｏ ｗｂ ａ ｒ ” 。 与 此 同 时 电机 侧 电 流 会 对 传 动 系 统 中工 作 的齿 轮 箱和发电机产生不利的冲击 ，以上因素都是双 馈变流 器在进 行设计时要考虑的。