电力电子技术所花的总成本是整个风力涡轮发电机的

7％。由于快速处理大功率的半导体开

关器件技术和高级复杂算法的计算机实时控制技术的引入电力电子技术经历了很大的发展
和变化，这些因素综合起来就导致了低损耗并且和电网兼容性好的变流器的出现。这也使得
近年来变速风涡轮发电机得到了很大的发展。

　　

1）利用双反馈感应发电机（DFIG）的变速技术：这种强迫开关的功率变流器的原理

图如图

1 所示。变流器包括两个三相 AC

—DC 功率变流器，两者由一个直流电容器电池链

接。这种结构一方面保证对机器的有功功率和无功功率进行矢量控制，另一方面还能减少功
率变流器注入电网的谐波大小。

2）全部采用功率变流器的可变速技术：发电机跟电网完全解耦。发电机的能量整流到

直流链然后被转换成电网可以接受的交流能量。大多数这种风力涡轮发电机采用多极同步发
电机，虽然它也可能（但是较少）采用感应发电机和齿轮箱。不采用齿轮箱有很多优点：降
低损耗，消除这类昂贵重的部件引起的较低的成本，和由于减少旋转的机械部件而使可靠
性增加。

图

2 给出了这种适用于风力涡轮发电机的全功率变流器的原理图。机侧利用矢量控制策略的

三相变流器作为驱动器工作控制转矩发电机。两侧三相变流器则使风能转化的电能进入电网
并且能够控制进入电网的无功功率和有功功率大小。它也要保持总谐波畸变因数（

THD）

尽量低，以改善输送到公共电网中的电能质量。直流链的目的是用作为能量储存，这样由风
捕获的能量储存为电容器中的电荷，然后可以即时地注入到电网中。控制信号的作用是为直
流链

I 压 Vdc 保持一个固定的参考值。

　　

3）半导体器件技术：

　　为了改善应塌在风力涡轮发电机中电力电子变频驱动装置的性能和可靠性，需要具有
更好电气特性、更低价格的电力半导体器件，因为器件性能决定了用作风力涡轮发电机接口
的整个电力电子部分的大小、重量和成本。

　　四、风力发电技术的趋势

　　

1）海上风力发电：风力涡轮发电机技术未来主要的发展趋势就是离岸安装。海上有大

量风能资源可以在海水相对较浅的许多区域安装风力涡轮发电机。离岸涡轮发电机通常能产
生比安装在附近区域的岸上的涡轮发电机多

50％的能量。原因在于海平面上的空气阻力比

较小。另一方面，离岸系统的平台结构和安装要比岸上系统多花

50％以上的能量。但是，应

当滓意离岸涡轮发电机比岸上涡轮发电机有大约多

25

—30 年的寿命。原因在于海 f 的低扰

动使风力涡轮发电机的疲劳载荷较轻。

　　传统的热量流通空气调节（

HVAC）输电系统是一个将风电场跟电阏相联的简单、便宜

的解决方法。高压直流输电（

HVAC）接入电网技术能将风电场机组连接到电网，并且将电

能安全有效地输送到负载中心。对离岸风电场来说，

DHVC 输电系统比 HAC 输电系统具有

很多优点。

　　

1）发送和接受端的频率是独立的。