兆瓦级风电系统变流器关键技术（上）(2)

来源：《变频器世界》
作者：李建林
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发布时间：2012-10-24

此外，ABB、semikron等mw级大功率变流器均采用功率单元并联模式，我们国家还未掌握其核心技术，不具备自主知识产权，迫切需要立项对该项技术进行深入研究。因此，开发与研制直驱式风电系统并联背靠背全功率变流器，做好进一步开发mw级风电系统全功率变流器的技术储备的项目具有广阔的市场需求与前景。

国家科技部及其他部委在过去的几个“五年计划”中，均把促进风电设备的国产化作为重要工作之一，在政策上、资金上、技术上给予了大力支持。经过近20年的不懈努力，目前600kw，750kw左右的风力发电设备已实现了国产化。主要生产厂家包括新疆金风科技股份有限公司、浙江运达风力发电工程有限公司、一拖美德风电设备有限公司等，但是针对直驱式风力发电系统背靠背全功率变流器的研制开发国内仍然处于空白。

2 国外技术现状

国外并网式风力发电机组经过几十年的发展，单机容量已从千瓦级发展到5兆瓦。由于直接驱动式风力发电机组具有可靠性好，效率高等独特的优势，越来越受到国际市场的欢迎。针对直驱式风电系统的全功率变流器的开发，国外也有多家企业进行了研究，其中abb即通过并联技术开发了背靠背全功率变流器，西门子、ge等公司也对此进行了研究。关于直驱式风电系统中背靠背全功率变流器，目前国内外对其进行的相关研究较多，而通过多电平或并联方式来提高整个变流器的功率等级正成为新的研究热点。背靠背双pwm变流器风电系统结构中，发电机通过背靠背变流器和电网连接。发电机侧pwm变流器通过调节定子侧的d轴和q轴电流，控制发电机的电磁转矩和定子的无功功率（无功设定值为0），使发电机运行在变速恒频状态，额定风速以下具有最大风能捕获功能，机侧变流器在保证电机定子电流谐波含量尽可能小的同时最大可能地减小电机的转矩脉动，保护电机；网侧pwm变流器通过调节网侧的d轴和q轴电流，保持直流侧电压稳定，实现有功和无功的解耦控制，控制流向电网的无功功率，通常运行在单位功率因数状态，此外网侧变流器还要保证变流器输出的thd尽可能小，提高注入电网的电能质量。

并联背靠背全功率变流器与传统背靠背变流器功能基本一致，控制电路和控制算法也相似，然而，通过并联方式可以使得功率提高和分配更为灵活方便，而且可以有效降低开关等效频率进而减小开关损耗，并联叠加技术可以使得输送到电网的电能质量更加优良，此外，并联全功率变流器可以显著提高直驱式风电系统的低电压穿越能力。

因此，通过并联方式实现变流器功率等级提升正成为未来扩大风力发电系统容量的趋势。