风力发电由交流电转换为直流电，再转换为商用电

正在迅速增长的风力发电，利用风力转动发电机来发电。因此，利用滚珠轴承机构以利于旋转的轴承是重要的零件之一。迄今为止，使用变速箱来改变转速，但最近出现了不仅使用变速箱还使用逆变器来改变转速的方法。当谈到高效控制时，使用半导体电子器件更容易控制。最终，输出功率必须转换为商用电源（日本为100V、50Hz或60Hz），因此将始终使用半导体电子器件。

为了将风车的低速转换为50Hz或60Hz的商用电力，仅通过齿轮箱改变转速很难准确地做到这一点。这是因为风速变化较大。因此，为了即使风速从例如10m/sec变为25m/sec也能稳定旋转，通过将风速转换为直流来消除风速的影响。之后转换为50Hz或60Hz交流电。

将直流电转换为交流电时，转换为三相交流电效率最高。然而，人们通常认为成本会更高，因为需要三组半导体。然而，从风力发电的总体成本来看，它似乎更高效、更便宜，因为不需要齿轮箱或变压器来升压（参考资料1）。富士电机正在比较三种风力发电方法（图 1），并估计使用更多的半导体电子产品将更加高效且更便宜。

【图1】控制风力发电的三种方式
来源：富士电机

一般来说，在电子领域，将交流电转换为直流电的东西称为转换器，而将直流电转换为交流电的东西通常称为逆变器。将直流电变换为直流电的装置也称为转换器。变压器、整流桥、线圈和电容器通常用于将交流电转换为直流电，但是当简单转换时，即使它被称为直流电，它也会绘制出有点不稳定的曲线。例如，虽然写着12V，但它不是一条直线，而是一条曲线。因此，为了获得线性直流电压，需要用半导体对其进行控制。

当将直流电转换为交流电时（例如在逆变器中），需要使用晶体管进行开/关操作。这是因为线圈和电容器（图2）只有在有交流电时才发挥作用。线圈只是缠绕在某种材料上的一段涂层金属线。如果是直流电，电阻将保持较低，因为它是金属。但是，如果改变电流的方向，即将其变为交流电，则线圈中存储的能量会流入和流出，从而产生交流电阻。如果改变交替频率（频率），交流电阻值（阻抗）也会改变。

[图2]线圈（左）和电容器（右）的作用
线圈是缠绕在其上的细线，当交流电通过时，线圈就变成电阻。电容器具有绝缘体夹在两块金属板之间的结构
创建者：津田健二