全功率兆瓦级风力发电并网变流器基本思路

风力发电，是面向未来最清洁能源之一。兆瓦级全功率风力发电变流器，是为风力发电机与电网之间建立的桥梁和纽带，它是一种将多变的风力电能变换成稳定的电能馈入电网的装置。

兆瓦级风力发电变流器，采用多重化ＰＷＭ技术，通过多重叠加将多台变流单元并联，形成不同功率等级的变流器。它不仅具有输出波形近似正弦的特点，而且具备一定的冗余能力，单台故障单台退出，不影响其它变流单元正常工作。

通过应用现代电力电子技术、电力并网技术以及计算机控制技术等科研成果，依据市场需求而研制开发的这一高效型风电产品，采用先进、独特的桥式逆变技术、优秀的光纤传送技术、ＩＧＢＴ过流处理技术、完善的过电压保护技术、波形连续变换技术以及远程通讯控制技术等，汇集了国外同类产品的优点，是满足当今风电机组、电网输变电要求的新一代风电变流产品。

兆瓦级风力发电变流器，采用专门的变流器生产技术和生产工艺，可满足风电系统对变流器高可靠性、高环境适应性和无人值守的苛刻要求。

分类及原理 　

风力发电变流器，专为变速恒频风力发电系统设计，主要分为三种类型：A、B 、Ｃ型。

A型

为二极管整流直驱用型，采用二极管整流、ＢＯＯＳＴ升压及ＰＷＭ逆变方式，电压等级４００Ｖ、６９０Ｖ，功率从７５０ｋＷ到３ＭＷ。

产品用途

用于无齿轮箱的直驱或带齿轮箱的半直驱式的永磁同步风力发电系统全功率变换。

基本原理

电机侧采用二极管整流＋ＢＯＯＳＴ升压电路，实现ＡＣ／ＤＣ稳压及升压变换，形成１２００ＶＤＣ的直流电压源，再经ＰＷＭ逆变变流单元变换成稳定电压和频率的三相交流电，输送到电网。变流单元采用多重化ＰＷＭ技术，输出波形近似正弦，具有谐波小，效率高的特点。

Ｂ型

为双PWM直驱用型，采用ＰＷＭ整流＋ＰＷＭ逆变方式，电压等级４００Ｖ、６９０Ｖ，功率从７５０ｋＷ到３ＭＷ。

产品用途

用于无齿轮箱的直驱或带齿轮箱的半直驱式的永磁同步风力发电系统全功率变换。

基本原理

电机侧采用ＰＷＭ整流，实现ＡＣ／ＤＣ稳压及升压变换，直接形成１２００ＶＤＣ的直流电压源，再经ＰＷＭ逆变变流单元变换成稳定电压和频率的三相交流电，输送到电网。整流器和逆变器结构完全相同，通过直流母线以背靠背形式组合在一起，构成双ＰＷＭ控制。它实质是一种交直交的电压源型四象限变流器，可以实现能量的双向流动。

风力发电变流器由多台ＰＷＭ控制的变流单元构成，多台变流单元并联可以构成更广泛的功率输出，且通过特殊设计，可以提供一定的冗余能力，单台故障单台退出，不影响其它变流单元正常运行。每台变流单元均接受同一台控制器的控制，其间采用光纤连接。实现整流和逆变，通过采用多重化ＰＷＭ技术，输出波形近似正弦，具有谐波小，效率高的特点。

Ｃ型

为双馈风力发电用型，采用ＰＷＭ整流＋ＰＷＭ逆变方式，电压等级４００Ｖ、６９０Ｖ，适合发电机组功率从６００ｋＷ到３ＭＷ。

产品用途

用于带齿轮箱的交流励磁双馈风力发电系统。

基本原理

双馈发电机在结构上与绕线式异步电机相似，即定子、转子均为三相对称绕组，转子绕组电流由滑环导入，发电机的定子接入电网；而电网通过四象限交直交变流器向发电机的转子供电，提供交流励磁电流。通过变流器的功率仅为电机的转差功率，功率变流器将转差功率回馈到转子或者电网，双馈电机的交直交功率变流器由于只通过转差功率，其容量仅为电机额定容量的1/3～1/2，因此大大降低了并网变流器的造价，网侧和直流侧的滤波电感、支撑电容都相应缩小，电磁干扰也大大降低，也可方便地实现无功功率控制。

变流试验站

网变流器试验室之一。试验站，建筑面积2000平方米，是针对大功率变流器进行智能化带载测试的试验场所，具备电压等级380V、690V、1200V、2400V、3300V、6600V和10000V，功率最大可达5MW的变流器测试能力，是国内少有的大功率变流器测试平台。 　　

强大的试验手段，保证了风电变流器的可靠性及稳定性。完全模拟风力变化情况，通过模拟风力的骤生骤降等突变情形，来考核变流器的响应速度和应对突发事件的能力，验证产品的可靠性能。