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适用于风力发电机的可靠电力电子器件

发布时间:2016-12-14 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]

如果采用了更强大的SKiiP模块，如使用氮化铝作为陶瓷基板的SKiiP 1.8kA, 1.7kV，可从三相贴片电感逆变器获得更高的功率，即1800 kVA。
图4 配备了1800 kVA基本单元的示例
3 并联IGBT模块
以下方案对于IGBT模块的并联运行是可行的。
⑴　一台三相逆变器用于整个功率的提供，相脚是由许多并联的IGBT模块和一个强大的驱动器组成。每个IGBT模块必须有自己的栅极电阻与对称直流环节和交流输出连接。[1]
⑵ 三相IGBT基本单元硬并联。
整个系统是通过一台控制器及其PWM信号控制。所有三相逆变器都连接到一个公共的直流环节电压。对于每个独立基本单元驱动器，采用驱动器并联板实现并联。驱动器工作时间小的变化（小于100ns ）是通过小的交流输出扼流圈进行补偿的（电感< 5 μH）。所有的三相逆变器同时运行，但存在小的时延，小时延可通过额外的交流扼流圈进行补偿。采用对称布局和IGBT饱和压降的正温度系数来保证适当的负载电流均衡。[2]
第2项所述的系统每个基本单元附带PWM信号的附加校正。并联基本单元的精确负载电流均衡是由附加PWM校正控制的。
将几个带同步PWM的单元并联运行，且用附加PWM控制消除循环电流。[3]
每个基本单元都使用电气负载隔离。各个基本单元都有自己的控制器，通过绝缘绕组给负载提供电力。PWM是独立的、非同步的、自由运行的信号，且每个基本单元都有自己单独的直流环节。在电网侧，电感器原理图每个基本单元有自己的正弦LC滤波器。假如输出也是电气隔离的，则不同直流环节间不存在循环电流。这是将带有标准独立控制器的标准独立基本单元并联起来的最简单的方法。
一个基于发电机侧电气隔离的简单设计如图5所示。三个并联的带分立电机绕组的独立4象限驱动器。该驱动器可以和一个或两个驱动器并联运行。
三个1500kVA 4Q驱动单元连接到永磁风力发电机单独的绕组上。每个4象限驱动器都是标准的，拥有自己的发电机侧和电网侧控制器。第四个控制器的目的是提供统一的发电机工字电感扭矩共享。万一运行过程中一个4象限驱动器出现了问题，其余驱动器的运行不会被中断。所描述的系统已应用于电感器生产3.6MW风力发电机，该风力发电机拥有一台带有三个独立绕组的永磁发电机。该系统为最多达12个四象限驱动器并联而研制，可用于连接12台发电机或12个发电机绕组。[4]

4 基本单元的串联
风力发电机设计工程师需要将以下诸方面考虑到他们的设计中。
⑴ 大功率风力发电机；
⑵ 低损耗；
⑶ 变速；
⑷ 高效率；
⑸ 采用经验证有效的半导体元件；
⑹ 使用简单的线变压器，得到纯净的正弦波电流；
⑺ 线路功率因数良好且总谐波失真小；
⑻ 有功和无功功率控制；
⑼ 模块化设计，适合不同的功率和电压且安装快速；
⑽ 可靠性高；
⑾ 最低的成本。
可选的最佳方案：中压发电机。在未来的大功率风力发电机设计中，中压发一体成型电感器电机是必不可少的。然而，中压硅片并不适用于此类应用。因此，正确的解决方案是将基本单元串联起来。例如：一台额定输出电压为6.3 kV的5MW风力发电机，输出电流为3 x 436 Arms。整流过的变速发电机电压为1kV～10 kV的直流电压。
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