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[導讀]風電變流器是連接發(fā)電機和電網(wǎng)的橋梁,通過變流器可使風力發(fā)電機組風輪轉速跟隨風速的變化,最大限度地提高風能的利用效率,有效降低載荷,同時風輪及其所驅動的電機轉速變化時,保證輸出的電能頻率始終與電網(wǎng)頻率一

風電變流器是連接發(fā)電機和電網(wǎng)的橋梁,通過變流器可使風力發(fā)電機組風輪轉速跟隨風速的變化,最大限度地提高風能的利用效率,有效降低載荷,同時風輪及其所驅動的電機轉速變化時,保證輸出的電能頻率始終與電網(wǎng)頻率一致。

“風電并網(wǎng)對變流器首先是可靠性方面的要求。”三菱電機機電(上海)有限公司副總經(jīng)理谷口豐聰說,“風力發(fā)電變流器目前主要有雙饋式和直驅式兩種類型,需求主要集中在:1.5MW~3MW雙饋式以及1.5MW~5MW直驅式?!?BR>
谷口豐聰認為,目前中國電網(wǎng)存在一定的特殊性,其網(wǎng)壓波動范圍比國外的大,而網(wǎng)壓跌落會帶來電機過電壓、過電流、轉距急劇增大等瞬變過程,嚴重危害風機發(fā)電系統(tǒng)的安全運行,因此要求變流器必須具備適應電網(wǎng)變化的能力。

“其中,低電壓穿越(LVRT)被認為是風機變流器并網(wǎng)應用中的一大關鍵技術難點?!惫瓤谪S聰強調,低電壓穿越是指在風機并網(wǎng)點電壓跌落的時候,風機能夠保持并網(wǎng),甚至向電網(wǎng)提供一定的無功功率,支持電網(wǎng)恢復,直至電網(wǎng)的正常運行,從而穿越電壓跌落的時間段。因此,低電壓穿越是對并網(wǎng)風機在網(wǎng)壓跌落時保持穩(wěn)定運行的功能要求。此外,并網(wǎng)對變流器的其他要求還包括功率密度高、整體效率高以及維修時間短等。

谷口豐聰還指出,并網(wǎng)變流器研發(fā)中的挑戰(zhàn)之一是試驗問題。“產(chǎn)品試驗是變流器研發(fā)中是非常重要的,風電變流器只有在風場并網(wǎng)試驗中才能不斷地發(fā)現(xiàn)問題并加以改進,以確保產(chǎn)品的性能和不斷完善。”目前國內很多變流器生產(chǎn)企業(yè)不具備整機生產(chǎn)能力,無法通過風場并網(wǎng)試驗檢驗產(chǎn)品,其產(chǎn)品只能是一種樣機,要量產(chǎn)存在難度。所以,谷口豐聰提醒國內相關企業(yè)若想實現(xiàn)變流器的規(guī)?;a(chǎn),必須搭建一個完整試驗平臺,才滿足變流器出廠測試的需要。

目前三菱電機推廣用于風電變流器是1.7kV的N系列HVIGBT模塊,這種模塊本來為機車牽引變流器設計,因此可靠性非常高。其內部采用了第5代IGBT硅片——CSTBTTM(載流子存儲式溝槽型雙極晶體管),損耗很低,并采用AlSiC底板,延長模塊的熱循環(huán)壽命。

此外,三菱電機為風電變流器市場量身定做的新MPD(MegaPowerDual)系列IGBT模塊即將上市。該模塊內部搭載了第6代IGBT硅片,飽和壓降和開關損耗得到更好的折衷,最高結溫可達175攝氏度。它采用無焊接鋁底板,加強了模塊的熱循環(huán)壽命,模塊內部雜散電感得到最大程度的優(yōu)化;為每個主端子設置多個安裝孔,保證可靠連接并減少接觸熱阻;并內置NTC溫度傳感器,方便過溫保護。
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