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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]

这样变化的电压如何才能连入电网？每个风力发电机需要有自己的变压器用来与电网相连。电网的电压应在20kV-30kV范围，这应该是变压器的输出电压。
变压器可由几个三相绕组组成，这里用了10个，每个为3 x 690 V，作为输入电压。
5 基于单元的中压风力发电机
新型中压风力发电机的原理如图6所示。

每个三相绕组附带一个基本单元和一个600kVA的三相逆变器。第四个IGBT管脚可被连接到每个基本单元的前面，这种排列可被称为中压单元。所有单元都可如图6所示串联起来。如果第四管脚的IGBT开关是关断的，发电机的直流电流将对单元直流环节电压进行充电。单插件电感元电网侧三相逆变器放电，控制自己的直流环节电压。对于3 x 690V交流电压，直流环节电压将为1.05kV。10个串塑封电感联的基本单元可以产生高达10 ×1.05 kV = 10.5kV的反电动势（EMF）。电压仍然与整流后的发电机电压保持平衡。如果发电机转速下降，发电机电压也会变低。因此，为控制整流后的直流电流，也是为控制发电机的转矩，不得不旁路掉部分单元。如果旁路掉5个单元，剩余的反电动势是5 ×1.05 kV = 5.25kV。旁路掉更多的单元会增加直流电流和发电机转矩。被旁路掉的单元可向电网提供全部的无功功率。如果某个单元失效，它也将被旁路掉。单元直流环节电压最大值是1.2 kV ，因此即使仅有9个单元串联也可承载高达9 ×1.2 kV = 10.8kV的整流后发电机电压。
6 带中压同步发电机的变速风力发电机
带中压同步发电机的变速风力发电机特点如下。
⑴ 发电机电感器种类直流电压范围功率电感器从0至Vdcmax;
⑵ 每单元直流电压1.05 kV（采用1.7 kV硅片）；
⑶ Vdc max. per cell = 1.2 kV；
⑷ 单元数量= Vdcmax/Vcell+1；
⑸ 单元功率：Pgenmax/单元数量；
⑹ 系统冗余 (+1)；
⑺ 单元导通时间在0%-100%之间变化；
⑻ 关断的单元可以产生全部的无功功率；
⑼ 不论功率高低，效率都高；
⑽ 线路测纹波频率 = Ncell × Fswcell；
⑾ 简单的网侧变压器。
7 结论
大功率应用使用多个IGBT模块。然而，使用更多的带独立控制的开关要好的多。例如，用大功率电感贴片电感器几个并联或串联的单元而不是一个巨大的单个单元。
优点如下：
⑴- 线路的功率因数好、电流总谐波失真小、开关频率更低、更少的无源器件；
⑵ 模块化设计，适合不同的功率和电压且安装快速；
⑶- 采用经验证有效的半导体元件；
⑷- 更高的效率；
⑸- 高可靠性；
⑹- 极低的每kW成本。

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