一种全功率风力发电变流器关键技术研究
风电变流器——精选推荐
风电变流器摘要：随着智能电网概念的普及，各国开始注重新能源的利用。
风能，作为一种清洁的可再生能源，已开始得到大量利用。
但是风能的不稳定性，非连续性也是风能利用的一大难题，风力发电要更好地将风电接网利用，必须在风机上有技术性的突破，变流器是风力发电的一大重要技术，随着风电规模的不断扩大，风电变流器也随之不断推陈出新。
本文以双馈型和直驱型变流器为例浅析了风电变流器的技术问题。
关键词：智能电网风力发电双馈型变流器直流型变流器1.智能电网随着全球资源的逐渐稀缺、环境压力的不断增大、电力市场化进程的不断深入以及用户对电能可靠性和质量要求的不断提升,电力行业正面临着前所未有的挑战和机遇,建设更加安全、可靠、环保、经济的电力系统已经成为全球电力行业的共同目标。
在主张低碳经济与可再生能源的浪潮中，风能、太阳能、生物能等将是今后能源来源的重要途径，欧美许多发达国家的电网企业正积极推进技术革新和管理转变,普遍将智能电网作为未来电网的发展目标之一。
美国智能电网关注网络基础架构的升级更新，同时最大限度的利用信息技术，实现机器智能对人工的替代。
欧洲智能电网关注可再生能源的分布式能源的发展，并带动整个行业发展模式的转变。
中国智能电网关注对电力生产和管理信息的数字化获取和整合，促进系统安全可靠性、企业效益和服务水平的持续提高。
值得注意的是我国电网公司在积极开展“数字化电网、信息化企业”建设的同时,也在密切关注全球电力行业发展的这一新动向。
智能电网，是以实现地球可持续发展为总目标，维护能源的优化利用和降低碳排放量，从而达到生态平衡和环境稳定。
2.风能及风力发电在自然界中，风是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源。
随着全球气候变暖和能源危机，各国都在加紧对风力的开发和利用，尽量减少二氧化碳等温室气体的排放，保护我们赖以生存的地球。
在自然界的能源中，风能是极其丰富的。
据粗略估计，近期可以利用的风能总功率约为106～107兆瓦，这个数值比全世界可以利用的水力资源大10倍。
大功率直驱风力发电机组并网变流器的研究
ａ ： ＋ ＝
＝ ／ Ｃ 则从网 １ｗ ｍ
图 １ 网侧 变 流器 Ｌ Ｌ结 构 图 Ｃ
当 Ｖ Ｒ工 作 在 单 位功 率 因数 时 ， 矢 量 三 Ｓ 由“
角形 ” 知 可
＋（ Ｌ ＝ ∞１ ） ， （） １
［ ２（ ＋ｚ ）一ｊ Ｚ 】 一ｊ ＋ｚ ） ｊ １ 一ｊ ｂ 。 ｂ （ Ｘ ｂ （ ＋Ｚ ） ｊ 。＋Ｚ ） 一ｊ ｂ （Ｘ ｂ
（ ｈ ｎ ａ ｇＩｓｔｔ ｏ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｓ ｅｇａ ｇ１０ ３ ，Ｃ ｉａ Ｓ ｅｙｎ ｎｔｕｅ ｆ ｇｎｅ ｎ ， ｈ ｎ ｙｎ １ ６ ｈｎ ） ｉ Ｅ ｉ １
Ａｂ ｔａ ｔ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｓ ｄ ｅ ｈ ｅ ｉｎ ｏ ｈ ｉ ｉ ｕ ｔｏ ｅ ｆ ｌ ｓ ａ ｅ ｐ ｗｅ ｏ ｖ ｒｅ ， ｉｈ ｉｃ ｕ ｅ ｓ ｒ ｃ ：Ｔ ｉ ａ ｅ ｔ ｉ ｄ ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｆｔ ｅ ｍａｎ ｃｒ ｉ ｆｔ ｕｌ ｃ ｌ ｏ ｒｃ ｎ ｅ ｔｒ ｗｈ ｃ ｎ ｌ ｄ ｓ ｕ ｃ ｈ －
且 电感 还 应该 满足
一
２ 一 ４
・
分布式电源 ・
低 压 电器 （０ ２ ｏ ６ ２１Ｎ ． ）
发 电机端 线 电 压 峰值 为２０ ０Ｖ。 由上 述 计 算 可 ６
Ｎ １００ ０
三
一
０
１００ ０
知 ， 侧 变 流 器 输 出 脉 冲 的 上 升 时 间 需 大 于 机
低压电器 （０ ２ ． ） ２ １ Ｎｏ６
・ 分布 式电源 ・
单， 因而得 到 了 广 泛应 用 。但 随着 功 率 等级 的提
ｔ ｔ
≥ ｍａ￡ ） ＝ｍａ ｘ（ ｘ
， ＝２ ３， ｎ ， … （） ２
【风力发电机组主要系统】变流器介绍(中级)
直接控制发电机转矩，动态响应好， 发电机端电流THD小。
发电机转矩不直接控制，直流侧斩波环 节可采用多重化，动态响应慢，定子电 流谐波大。
全功率变流器电气组成：1、电网侧变流器回路
2、电机侧变流器回路 3、直流侧卸荷单元
回路、定子开关等构成
启动时直流侧电压已稳定建立，电网侧主回路开关闭合， 此时闭合电机侧定子开关，电机侧PWM变换器开始调制
平波电抗器
NPR 2
MPR 2
Du/dt 接触器 2
熔断器
G2
S2
断路器
MPR 1 S1
Chopper
Du/dt
接触器 1
定子
发电机
定子电压 PWM
直流卸荷回路：由直流侧卸荷IGBT开关及释能电阻构成。
电网电压 测量
变流器 网侧电流测量
变流器
转子电流测量
滤波器
Crowbar
双馈型变流器控制原理
由交流异步发电机的原理可得下面关系式：
f1
fr
fs
np 60
fs
其中f1为定子电流频率，n为转速，p为电机极对 数，fs为转子励磁电流频率，由该公式可知，当发 电机 转速变化时，若控制转子供电频率fs相应变化 ，可使f1保持不变，与电网电压保持一致，这就是 交流励磁发电机变速恒频运行的基本原理。
并网点电压（pu）
电网故障引起电压跌落
1、不脱网要求：风电场并网点电压跌
1.0 0.9
要求风电机组不 脱网连续运行
至20%标称电压时，风电场内的风电机 组能够保证不脱网运行625ms；风电场 并网点电压在发生跌落后2s内能够恢
风力发电机变流器及其低电压穿越概述
风力发电机变流器及其低电压穿越概述导语：本文从三种典型风电系统出发，包括失速型风电系统、双馈与永磁直驱变速恒频风电系统。
根据齿轮箱结构及发电机类型，讨论了目前的风电系统结构，并对所采用的风力发电机进行了讨论和分析。
1 引言近年来随着能源危机与环境问题的日益突出，世界各国都在大力发展风力发电等可再生能源事业，其相关技术发展很快，从失速型到变速恒频风电系统，从有齿轮箱到直接驱动型风电系统，我国风电的装机容量也在近几年内获得了快速增长。
为提高风能利用效率，降低风电成本，风电机组单机容量大型化是风电技术发展的大趋势，采用变速变桨距调节技术已经成为mw级以上大型风电机组的重要特征；在目前的变速恒频风电系统中，使用双馈感应发电机（doubly-fed induction generator，dfig）的双馈型风电系统市场份额最大，使用永磁同步发电机（permanent-magnet synchronous generator，pmsg）的直驱型系统发展很快。
随着风力发电装机容量的不断增大，其对电网的影响已经不能忽略，很多国家制订了新的风电并网规则，对低电压穿越与无功支持等功能进行了规定，我国也将会有类似的规则出台［1-3］。
本文从三种典型风电系统出发，包括失速型风电系统、双馈与永磁直驱变速恒频风电系统。
根据齿轮箱结构及发电机类型，讨论了目前的风电系统结构，并对所采用的风力发电机进行了讨论和分析。
对作为风力发电与电网接口的风电变流器进行了说明，随着风电机组单机容量的增大，大功率多电平变流器将会得到较多应用；对风电系统低电压穿越及无功功率支持等进行了分析。
针对风电系统发电机、变流器和低电压穿越能力等，介绍了不同风电公司的相关产品与技术。
2 几种典型风力发电系统风力发电系统，根据发电机转速，可以分为失速型与变速恒频型，其中变速恒频又可以分为双馈型和直驱型；根据传动链组成，可以分为有齿轮箱和直接驱动型，有齿轮箱又可以分为多级齿轮+高速发电机型与单级齿轮+低速发电机型。
全功率变流器介绍
30
采用先进的控制技术
双PWM控制， 四象限运行， 确保低风速时 多发电
自适应无速度传 感器控制方法， 精确检测发电机 转速，实现磁场 定向
复合矢量控制技 术，快速实现 MPPT控制，提 高发电效率
自动软并网、软 解列控制，对电 网冲击小
31
完善的保护功能
具有完善的保护功能 配置有源撬棒，支持LVRT功能。
谐波含量符合国标电能质量公用电网谐波能够在变速特别是在低风速情况下保持较高的能量转换效率较高的功率密度26wg2000kfpwg2000kfp主柜介绍主柜介绍并网柜控制柜功率柜27wg1500kfpwg1500kfp介绍介绍28wg1500kfpwg1500kfp介绍介绍29技术数据技术数据wg2000kfpwg2000kfp22500kg重量1100vdc最大可连续操作直流电压22600mm2080mm600mm尺寸机械参数1070v直流侧额定电压直流参数modbustcpipdevicenetprofibusdpethernet可选通讯方式1000vus输出电压dudt变化率canopen标准通讯方式通讯总线0100hz机侧变流器频率电网电压异常保护电机电压异常保护防雷保护过欠速保护直流过欠压保护短路保护电机过流保护接地故障保护过湿保护通讯故障保护过载保护过热保护保护功能1900a机侧变流器最大电流ip54防护等级1800a机侧变流器额定电流水冷冷却方式3ph690v105机侧变流器额定电压90湿度2200kva机侧变流器容量机侧变流器参数02000米海拔1800a网侧变流器最大电流4070存储温度1680a网侧变流器额定电流3050运行温度2000kva网侧变流器容量85散热器温度跳闸保护温度50hz35网侧变流器频率范围82db噪声3ac690v10网侧变流器电压范围网侧变流器参数15ms转矩上升时间50hz35电网频率97额定功率效率系统性能参数3ac690v10电网电压电网参数交流参数30全功率变流器技术特点全功率变流器技术特点采用德国品牌机柜优质美观尺寸兼容性好专利技术主电路设计配置防雷用电涌保护器完善的保护功能完善的保护功能有效对抗高低温潮湿及盐雾环境适应严酷的风场运行可靠的运行能力可靠的运行能力双pwm控制四象限运行确保低风速时多发电自适应无速度传感器控制方法精确检测发电机转速实现磁场定向复合矢量控制技术快速实现mppt控制提高发电效率自动软并网软解列控制对电网冲击小先进的控制技术先进的控制技术高品质的主流器件高品质的主流器件高性价比高性价比友好的人机界面友好的人机界面灵活的对外接口方案灵活的对外接口方案31双pwm控制四象限运行确保低风速时多发电自动软并网软解列控制对电网冲击小自适应无速度传感器控制方法精确检测发电机转速实现磁场定向复合矢量控制技术快速实现mppt控制提高发电效率采用先进的控制
大功率直驱风力发电并网变流器主电路的研究
三 相 电压 型 Ｐ ＷＭ 整 流器 输 出 的 电 压 为 Ｐ ＷＭ
波 ， 实现 并 网必 须 要 求 滤波 。 统 的 网侧 滤 波 器 要 传
电机的定子侧直接与变流器相连 ，通过机侧变流
器 把 发 电机 发 出 的功 率 传 到 直 流 侧 ．然 后 再 通 过 网 侧变 流 器 把 功 率 直 接 并 入 电网 。 直 驱 电机 侧 变 流器 与 永 磁 同 步 发 电 机 的 定 子
关 键词 ： 网变流 器 ；直 驱 ；滤波 器 并 中图分类号 ：Ｍ ６ Ｔ ４ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号：０ ０ １０ ２ １ ）１ ０ ０ — ３ １０ － ０ Ｘ（０ ２ Ｏ — ０ ４ ０
Ｄｅｅｏ ｍｅ ｔｏ ｅＧｒ －ｏ ｖｒｅ ｏ ｇ ｏ ｅ ｅｍａ ｅ ｔ ｇ ｅ ｖｌｐ ｎ ｆｔ ｉ ｃｎ ｅｔｒｆｒＨｊｈＰ ｗ ｒＰ ｒ ｎ ｎ ｈ ｄ Ｍａ ｎ ｔ
Ｄｉ ｅ ｔ ｄ ｉ ｅ ｉ ｄ ｒ ｎｅ ｒ ｃ ． ｒ ｖ ｎ Ｗ ｎ Ｔｕ ｂｉ
Ｗ ＡＮＧ ｏ ｓ ｉ Ｂａ ．ｈ ．ＧＵ Ｃａ — ａ ｉｌ ｎ ｉ
（ ｈｎ ａｇＩｓ ｔ ｅｏ ｎ ｉ ｅｉｇ ｈ ｎｙ ｎ １ １６ ｈ ａ Ｓｅ ｙｎ ｎｔｕ ｆＥ ｇｎ ｒ ，Ｓｅ ｇａｇ １０ ３ ，Ｃ ｉ ） ｉｔ ｅ ｎ ｎ
ｖ ｒｅ ｏ ． ｅ ｔ ｒｆ ｒ １ ５ ＭＷ ｅ ｍａ ｅ ｔ ｍａ ｎ ｔ ｄｒ ｃ — ｒ ｅ ｉ ｄ ｔ ｒ ｉ ｅ．ｔｄ ｍｏ ｓｒ ｔｓ ｔ ａ ｈ ｅ ｉｎ ｍｅｈ ｄ ｉ ｆ ａ ｉ ｌ ． ｐ ｒ ｎ ｎ ｇ ｅ ｉ ｔｄ ｖ ｎ ｗ ｎ ｕ ｂ ｎ ｉ ｅ ｎ ｔ ｅ ｈ ｔ ｔｅ ｄ ｓ ｔ ｏ ｓ ｅ ｓｂｅ ｅ ｉ ａ ｇ
第４ ６卷 第 １期
全功率变流器风电机组的工作原理及控制策略
全功率变流器风电机组的工作原理及控制策略全功率变流器是一种将风力发电机产生的交流电能转换为电网所需的直流电能的电子装置。
它的主要功能是实现风电机组的功率调节、保护以及与电网的连接。
全功率变流器由三个主要的模块组成：整流器、逆变器和控制单元。
整流器模块将风电机组产生的交流电能转换为直流电能，通过控制交流电能的整流部件（如晶闸管或IGBT）的导通角度，可以实现对输出直流电压的控制。
整流器的输出直流电压通过一个滤波电容进行平滑，以减小输出的脉动。
逆变器模块将整流器输出的直流电能转换回交流电能，通过控制逆变部件（如IGBT）的开关状态和频率，可以实现对输出交流电压和频率的控制。
逆变器的输出交流电能经过一个输出滤波器进行滤波，以去除输出的高次谐波。
控制单元对整个全功率变流器进行监测和控制。
它通过读取风电机组和电网的各种参数，如转速、电压、电流等，来实现对整流器和逆变器的控制。
控制单元采用先进的控制算法，如PID控制算法，来实现对全功率变流器的稳定运行和动态响应。
调频控制方式是通过控制风电机组的转速来实现对输出功率的控制。
该控制方式根据电网的需要，调节风电机组的转速，以使输出功率与电网的需求匹配。
调频控制可以使风电机组在不同的风速下运行在最佳转速范围内，提高风电机组的发电效率。
功率控制方式是通过控制全功率变流器的输出功率来实现对风电机组的控制。
该控制方式通过调节变流器的导通角度或输出电压，以控制风电机组的输出功率。
功率控制可以使风电机组根据电网的需求进行平稳的功率输出，提高电网的稳定性。
此外，全功率变流器还具有多种保护功能，如过电流保护、过电压保护、过温保护等，以确保风电机组和电网的安全运行。
控制单元还可以实现对功率输出的统计和调度，以优化风电机组的运行效果。
总之，全功率变流器通过整流器和逆变器的转换作用，将风力发电机产生的交流电能转换为电网需要的直流电能，并通过控制单元的监测和控制实现对全功率变流器的稳定运行和动态响应。
全功率风机变流器介绍
全功率风机变流器介绍一、全功率变流器控制原理全功率风力发电系统主体电路结构，如图1所示。
发电机的输出端连接变流器的机侧，变流器的网侧输出经升压变后，连接电网。
图1全功率风力发电系统主体电路结构。
随着风速的变化，发电机的转速也变化，因此发电机输出的电压幅值和频率是变化的，而电网的电压幅值和频率是恒定的。
为了将发电机输出的频率和幅值变化的交流电送入到电网，变流器起到中间纽带环节的作用。
首先将发电机输出的交流电经机侧变流器部分整流成直流电，再经由网侧变流器部分逆变成交流电送入电网。
图2为全功率风力发电功率控制原理图，风机总控依据当前的风况，通过变桨和偏航控制叶片吸收的机械能，获得发电机的转矩量。
然后将转矩量值下发给变流器。
变流器根据总控下发的转矩指令，控制对发电机电能的抽取，从而控制并网电流大小。
总控依据当前风况，下发发电机转矩指令。
变流器响应转矩指令，控制并网功率。
图2 功率控制原理图对于机侧的变流器部分，在无速度传感器控制技术的基础上，采用基于定子电流定向的复合矢量控制技术，实现最大转矩电流比矢量控制的控制性能。
图3为发电机的控制矢量图。
图3 发电机控制矢量图对于网侧的变流器部分，采用电流解耦控制技术及并网电流对称控制技术。
通过对并网电流的解耦，将并网电流分解为有功电流、无功电流单独控制，实现有功功率和无功功率的控制。
同时为实现三相并网电流的对称控制，将负序的有功电流和无功电流控制为零。
控制结构框图如图4所示。
*dc图4 网侧变流器控制框图根据机侧变流器主体电路及控制策略，进行建模分析。
图5为机侧变流器的主体电路结构，图6为转换为数学模型的机侧控制框图。
V图5 机侧变流器主体电路结构图6机侧变流器控制数学模型框图根据网侧变流器主体电路及控制策略，进行建模分析。
图7为网侧变流器的主体电路机构，图8为为转换为数学模型的网侧控制框图。
V0图7 网侧变流器主体电路结构图8 网侧变流器控制数学模型框图全功率风机变流器网侧、机侧协同控制策略如图9所示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一种全功率风力发电变流器关键技术研究发布时间：2008-11-29 10:12:00摘要：风力发电机类型很多，本文选择了几种风力发电系统的结构进行了对比，给出了一种不控整流器加BOOST升压加PWM逆变的全功率风力发电变流器的原理、设计中采用的关键技术及试验结果。
主题词：直驱，风力发电，全功率，变流器Key Technology research on a full power wind generator converterZhou Weilai, Sun Jinghua, Zhang Zhe, Pei Jingbin(Harbin Jiuzhou Electric Co.,LTD,150081)Abstract：The paper compares kinds of wind turbine generaters,and introduces a kind of full power converter with inactive rectifier,BOOST circuit and PWM inverter for wind turbin generater,illustrates its principle,key technologies and testing result.Key words： direct drive；full power；wind turbine generation；converter注：本项目受国家十一五科技支撑计划项目资助，项目编号2006BAA01A211.引言我国风力发电起步较晚，目前国内40多家风力发电设备整机制造厂家中，多数只能制造1MW以下的风力发电机组。
2006年开始制造1.2MW、1.5MW直驱永磁风力发电机组，开始技术主要靠引进。
随着国家的引导，大功率风电机组开始升温，随之而来的就是电控部件国产化问题。
到目前为止，兆瓦级以上全功率风力发电变流器主要依靠进口，所以研发自主知识产权大功率风电变流器成为当务之急。
2.几种风力发电系统结构对比由发电机和电力电子器件或变流器构成的广泛应用的6种风力发电系统结构如图2-1所示。
下面对图中的风力发电系统结构加以简单比较说明。
图a是二十世纪八十年代到九十年代被很多风机制造商应用的比较传统的结构，如使用鼠笼型转子的异步发电机的上风式、失速调节、三桨叶风力机就是这种结构。
在八十年代这种结构被扩展，为补偿无功功率使用了电容器组，为平滑并网使用了电机软起动器。
图b是用全程范围或“低风速区域”大小的变频器代替了图a中的电容器组和电机软起动器。
“低风速区域”大小的变流器的功率仅为发电机额定功率的20-30％，而全程范围的变流器功率大约为发电机额定功率的120％，但它能使风力发电机在所有风速下变速运行。
图c这种结构是二十世纪九十年代中期，Vestas风力机厂生产的名为“Optislip”风力机所采用的结构。
这种结构的基本思想是利用电力电子变换器改变外部的转子电阻，来改变总的转子电阻，从而使转差率有10％的变化范围。
控制了转差率也就控制了系统的输出功率。
图d这种结构使用双馈异步发电机，用变流器直接控制转子绕组里的电流。
用功率为发电机额定功率的30％左右的电力电子变流器，即可控制整个的发电机输出功率。
有两个原因促使这种结构得到广泛应用：1）较图c的结构有更宽的调速范围； 2）较全功率变流器更经济。
图e原来这种功率控制结构的典型应用是在航海船只上作为电源。
无齿轮箱，通过两个或三个叶片的上风式风力机与永磁发电机相连，发出的电能经整流器给蓄电池充电。
这种结构的风力机也可以应用于家庭风电系统或混合风电系统，这时风力机一般大于1kW小于20kW。
ABB公司在2000年利用这种结构提出一个新的设想：用多极3. 5MW永磁发电机发出电能后经二极管整流器产生21kV直流电，然后经高压直流输电并入电网。
由于结构简单，维护成本低，因此这种结构成为世界风力发电的发展的另一个方向。
图f这种结构使用多极的绕线式同步发电机。
由于它使用的是多极发电机，所以它不需要齿轮箱。
它是通过整流器从电机外部来励磁的。
与前几种结构相比。
这种结构吸引力不大是由于三种原因：1）需要励磁电路；2）需要滑环；3）风力机更加复杂的保护策略。
鼠笼型转子异步电机：（a）（b）绕线型转子异步电机：（对应内反馈调速）（c）（对应双馈调速）（d）永磁同步电机：（e）绕线型转子同步电机：（f）图2-1 广泛应用的风力发电系统结构图目前，电力电子变流装置很多，表2-1列出应用于风力发电的七种典型电气拓扑类型的发展现状。
表2-1 几种典型变流器拓扑结构的技术现状变流器类型特征类型控制技术备注背靠背式电压源型变流器PWM 成熟技术不控整流式电压源型变流器不控整流＋BOOST+PWM成熟技术背靠背式电流源变流器PWM 未验证技术串联式电流源整流器+电压源逆变器PWM 未验证技术矩阵式/ PWM 未验证技术多电平电压源型变流器PWM 成熟技术谐振式电压源型逆变器PWM 未验证技术3 不控整流接BOOST加IGBT逆变全功率变流器原理该种风力发电变流器功率主回路主要由：电机侧滤波器、六相或三相不控整流器、整流输出电容器组、三重升压BOOST变换器、制动单元、逆变侧滤波电容器、双重并网逆变器、逆变输出平衡电抗器、滤波器、升压变压器等组成。
主回路原理图如3-1所示：图3-1不控整流接BOOST加IGBT逆变全功率变流器原理图3-1结构中在不控二极管整流桥后加入一个DC／DC Boost升压环节，得到如图所示的直流侧电压稳定的PWM 电压源型逆变器型拓扑结构。
通过增加这个环节，可以解决风力较小发电机输出电压低时保证直流母线电压的稳定从而使PWM逆变器保持良好的运行特性。
它通过Boost升压环节将逆变器直流母线电压提高并稳定在合适的范围，使逆变器的调制深度范围好，提高运行效率，减小损耗。
同时，Boost电路还可以对永磁同步发电机输出侧进行功率因数校正。
由于不控整流桥的非线性特性，整流桥输入侧电流特性畸变很严重，谐波含量比较大，会使发电机功率因数降低，发电机转矩发生振荡。
可以通过功率因数校正技术(PFC)，改变开关器件的占空比，使发电机输出电流保持正弦并保持与输出电压同步。
可以看出，整个系统通过增加一级Boost升压电路将直流输入电压等级提高，系统控制简单，控制方法灵活，开关器件利用率高，逆变器有输入电压稳定，逆变效果好，谐波含量低，经济性好的优点。
在实际应用中，大功率直驱系统中多采用这种结构。
4 变流器关键技术4.1 三重化BOOST技术4.1.1 Boost变换器输出电压由于并网变压器的额定输入电压为620V，则：正弦波滤波器输出电压也应该是620V，此时峰值电压为：。
但需要考虑正弦波滤波器上的电压损失，因此在这里选。
4.1.2 Boost变换器占空比当发电机输出电压最高达681V时，Boost变换器中开关管的占空比最低，约为：。
当发电机输出电压最低达323V时，Boost变换器中开关管的占空比最高，约为：。
4.1.3 Boost变换器续流二极管电流确定电机转速最高时，Boost变换器总输出电流不超过，它由三个Boost变换器中的续流二极管所平摊，故续流二极管最大平均电流为。
但是，续流二极管是在间歇状态下进行工作的，其导通率与开关管的导通率息息相关，此时开关管的导通率13.9%，续流二极管导通率为，每一次脉冲导通时间内的平均电流为电机转速最低时，Boost变换器总输出电流不超过，三个续流二极管平摊后为。
此时开关管的导通率59.2%，续流二极管导通率为，每一次脉冲导通时间内的平均电流为本系统采用的是三重升压斩波电路，三重化的目的是分流和减小电流中的谐波含量，下面给出了一重化的电路图和连续导电模式的工作波形图。
图4-1 单重升压变换器电路图4-2 连续导电模式波形图4.2 二重化逆变技术主电路中的直－交变换部分采用两重化PWM逆变器，用于将直流侧能量变换成满足电网连接要求的形式传递给电网，在保持直流侧电压恒定的同时，使交流侧相电流接近于正弦，相电流与相电压同相，功率因数接近于1，以减少输送到电网的谐波和无功含量。
该逆变器采用两重化的目的一是实现电路的并联均流，提高功率等级，二是减小交流输出电流中的谐波含量，满足电网对谐波的要求。
两重逆变器总输出功率为：上式中V0为连接到电网的线电压，I0为逆变器的输出相电流有效值。
在每一重逆变器中，IGBT的相电流峰值电流加20%裕量可得I Tm为：并网逆变器的线电压额定电压是690V，可以计算相电压的峰值是563V，根据逆变的要求，直流侧电压一半高于相电压额定值，可得直流电压最小975V。
因此设定直流侧额定电压为1100V。
因此逆变器中所用IGBT模块也采用SEMIKON公司的1700V/2400A等级的SKIIP模块SKIIP2403GB172。
4.3 水冷散热技术IGBT损耗：本系统采用水冷散热技术，机外设有循环系统。
散热功率约50KW，可以足以把功率器件损耗散热排出设备体外。
4.4 叠层母排技术传统的分立母排寄生电感量过大，在功率开关关断瞬间产生的瞬态电压与直流回路电压叠加，对功率开关和电动机绝缘构成威胁。
分布电感量越大，负载电流越大，功率开关的电流下降时间越短，这种危害就越严重。
这种危害不会因为功率开关器的选择而消失。
为了消除这种危害，人们便研究出了叠层母排技术。
叠层母排由扁平铜导体，涂有薄粘胶的绝缘箔构成，铜导体与绝缘箔交替叠层排列，裸露边缘用绝缘介质密封。
该叠层母排具有固有电容，低电感，低阻抗，降低瞬态压降，抑制震荡，减少地电磁干扰等优点，叠层母排凭借其众多优点将会被越来越多的生产厂家所有应用。
5 全功率变流器试验5.1 全功率变流器试验与波形图5-1 试验系统图试验对象： 1.5MW全功率变流器系统（不控整流桥、斩波器、并网逆变器）输入电压：整流器侧电源三相380V，逆变器侧电源三相690V试验负载：能量互馈运行试验方法：如图5-1所示，闭合配电柜1、2和3，闭合主断路器，三相380V电压接到不控整流桥的输入端，三相690V电压接到并网逆变器的输出端，然后控制箱启动工作，给三重斩波器和两重逆变器发工作脉冲；用操作器给定斩波器的工作电流，观测三重斩波器电流、中间直流电压、交流电流等波形是否正常。
试验结果：用操作器给定整流状态交流电流峰值为450A（半载）、900A（满载）时，中间直流电压、交流电流的波形分别如图5-3、图5-4所示。
随着功率增加，电流波形质量越来越好。
操作器给定整流状态交流电流峰值为900A 时，总功率达到1499kW。
图5-2 指令电流450A图5-3 指令电流900A其中：通道1—1/2中间直流电压V DC+（100V/div）通道2—690V侧B相电网电压（200V/div）通道3—并网逆变器1电感电流（500A/div）通道4—并网逆变器2电感电流（500A/div）5.2 1.5MW全功率变流器温升试验环境温度：20℃。