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风力发电中的电力电子与系统技术专辑特邀主编评述
随着全球能源需求的不断增长和能源结构的转型，非化石能源逐渐成为了人们关注的焦点之一。风能作为一种重要的非化石能源，近年来受到了越来越多的关注，其在实现清洁能源的目标中发挥着越来越重要的作用。而风力发电系统中的电力电子与系统技术，是实现风力发电高效稳定运行的重要组成部分。
一、风力发电简介
风能是指地球大气运动所带来的动能。众所周知，地球表面受到持续的太阳辐射和地球自转所带动的力，并在大气层与水体间交换能量。由于地球自转和不同地点气候环境的差异，空气的温度、压强和湿度等参数均不同，导致了大气层内气体的非均质运动。气体非均质运动产生的一系列气象现象，如风、雨、雪等，被称为自然界的风力、水力等等能源。其中，风力作为比较成熟的非化石能源之一，具有资源丰富、环保、可再生等优点，成为替代传统化石能源的一种重要选择。
风力发电是指利用风力机将风能转换成机械能，再通过发电机将机械能转变成电能。风力发电优点显著，一方面，风力发电基本上是零排放的，对于绿色环境建设和碳减排尤为重要。另一方面，风力发电具备资源分布广、建设周期短和投资费用较低等优势，具体包括：
1.资源丰富。全世界35%的带电量都是风力所提供。
2.成本低廉。风力发电所需的燃料是风，不需要像火力发电厂、核能电站那样使用昂贵的石油、煤炭、核燃料等资源，成本相对来说较低。
3.绿色环保。风力发电是基本上没有排放的，与传统能源相比可以大大减少二氧化碳和其他温室气体的排放，更加环保。
4.维护成本低廉。与传统燃料电厂相比，风力发电成本更低，除了建设期投资大一些，后期维护成本较低，可以快速回收投资。
二、风力发电系统中的电力电子
风力发电机组由风能与风机传递生产的机械转动能量经变速器传递给发电机组，最终输出交流电。其中，由变频器调节转速的风电机组对于电力电子进一步提出了要求。
近年来，随着风力发电技术的不断发展，风力发电系统在电子功率技术的支持下，从简单的直接驱动到多级变速间接驱动，从归一化控制到集中控制，不断完善和推进电气化和自动化水平，达到了更高的经济效益和高可靠性、高稳定性的运行效率。而风力发电系统中的电力电子技术则是其中不可或缺的重要组成部分。
风力发电系统中的电力电子设备主要包括充电控制器、功率逆变器、整流器和升压器。这些电子设备能够对风力发电系统的产生、调节、传输和分布的电能进行控制和调节。其中功率逆变器是当前风力发电机组中使用最广泛的电力电子设备之一。
功率逆变器通常被用于控制风力发电机组的速度，并变换风电机组产生的交流电成为稳定的交流电。风电机组的输出功率在一定的风速区间内存在变化，因此需要采用功率电子变频与控制技术，实现稳定的变频输出，从而更好地适应电网的要求。
在风力发电系统的中，由于风能依赖于风速的变化，因此需要通过电子设备来调节风力发电系统的输出功率。功率逆变器通过提供比风力发电机组更稳定的交流输出来满足该需求。在功率逆变器被广泛应用于风力发电系统的同时，风力发电机组中的升压器、DC-DC变换器、电容器、滤波器、接口电路、电网互锁保护电路等电子电力器件和电路也起到了重要的作用。
三、风力发电系统的系统技术
为了应对风力发电系统中出现的各种问题和挑战，需要不断推进系统技术的创新和应用。风力发电系统的系统技术主要包括以下内容：
1.智能控制系统技术：采用专业的数字控制技术和工业控制器，可以实现对风力发电机组的精确控制和调节，提高风力发电系统的稳定性和可靠性，降低维护成本。
2.远距离监控技术：采用网络技术和通信技术，实现对风力发电系统的远程监控和数据采集，提高风力发电系统的可视化程度，方便运维人员快速排除故障。
3.智能维护技术：通过物联网、传感器等技术手段，对风力发电机组的关键部件进行智能化监测和维护，避免机组因为组件故障而停机。
风力发电技术在国际上已经非常成熟，在未来的发展中，需结合风能本身特点和技术发展趋势，不断提升风力发电的稳定性和可靠性，提高自身的市场竞争力。综上所述，风力发电系统中的电力电子与系统技术，是推动风力发电技术不断创新和发展的重要因素之一。需要不断探索和优化电力电子与系统技术，以更好地适应电力市场的需求和需求的变化，达到更高的发电效率。