1.3.3风力发电相关技术 风电机组的发电过程如下：风能吹动风轮带动发电机发电，发出的电能一般为交流电，如果是并网型风力发电系统，可以通过AC／AC电路控制风轮的转速并使得输出电能的电压、频率和相位等和电网相一致，同时蓄电池可有可无。如果是离网型风电系统（一般蓄电池是必须的），负载是直流负载，这时可以首先将发电机输出的交流电通过整流桥转换成直流电，然后通过DC／DC电路实现对风轮转速的控制，实现风能的最大功率跟踪；如果是交流负载，可以直接通过AC／AC电路或在DC／DC电路后加上DC／AC电路为负载提供交流电能。风电机组的控制电路的基本功能包括MPPT、过流过压保护、负载电流电压控制等，如果是大型风电机组还包括偏航控制、增速齿轮控制和桨矩控制等。最大功率跟踪技术在风力发电系统中的应用可以有效提高系统输出效率，增加电能的输出，现代风电机组都采用了不同的MPPT控制策略。由于小型风力发电机组一般采用固定桨距角的设计，因此无法采用变桨距控制的方式实现系统的MPPT，因此可以通过改变DC／DC或DC／AC占空比的方式，等效改变负载的方式实现最大功率跟踪；对于大型风电机组由于采用了可变桨距角的结构，因此可以通过改变桨距角的方式实现MPPT。风电机组的偏航系统也称为对风装置，当风速矢量的方向变化时，能够快速平稳地对准风向，以便风轮获得最大的风能。偏航控制对于提高风电机组输出效率和降低系统故障率具有非常重要的意义。由于小型风电机组一般利用尾舵对风，因此不需要特别的偏航控制机构；而大型风力机一般采用电动或液压的偏航系统来调整风叶并使其对准风向，其偏航系统一般包括感应风向的风向标，偏航电机，偏航行星齿轮减速器，回转体大齿轮等。此外，对于风电装机容量占电力装机总容量比例大于5％的电网，该电网区域内运行的风电场应具有低电压穿越能力，即风力发电机并网点电压跌落时，风力发电机机能够保持低电压穿越并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间（区域）。具体来说，①风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至20％额定电压时能够保证不脱网连续运行625ms的能力；②风电场并网点电压在发生跌落后2s内能够恢复到额定电压的90％时，风电场内的风电机组能够保证不脱网连续运行。此外随着并网风力发电系统容量的不断增大，风力发电易受风速变化影响较大的缺点，必将对公共电网造成影响，如大量注入电网的有功功率波动，对电网的电压、频率、负载和功角等安全性和稳定性的影响。因此有必要研究大型风力发电系统的并网控制运行策略、风速预测理论和并网极限理论等内容。
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