风力发电系统中大功率变流器的应用初探
直驱型永磁同步风力发电系统变流器的控制研究
三、直驱型永磁同步风力发电系 统变流器的控制策略
控制策略是直驱型永磁同步风力发电系统变流器的核心，其目的是在风速变化 和负载变化的情况下，保持系统的稳定性和效率。以下是几种常见的直驱型永 磁同步风力发电系统变流器的控制策略：
1、最大功率点追踪（MPPT）：MPPT控制策略的目的是在风速变化的情况下， 使风力发电机始终工作在最大功率点附近。通过实时监测风速和发电机输出功 率，并调整功率变换器的控制参数，使发电机输出功率与风速对应，以实现最 大功率点的追踪。
3、混合控制
混合控制是一种将直接电流控制和间接电流控制相结合的控制方法。该方法结 合了直接电流控制的高效性和间接电流控制的稳定性优点，能够更好地实现变 流器的控制。在混合控制中，可以通过调节PI控制器和发电驱型永磁同步风力发电系统变流器控制方法进行了深入研究，介 绍了直接电流控制、间接电流控制和混合控制三种常见的控制方法。这些控制 方法在实现变流器的高效控制和提高系统稳定性方面都具有重要作用。随着风 电技术的不断发展，我们可以进一步研究更先进的变流器控制策略，以提升直 驱型永磁同步风力发电系统的性能和稳定性。
5、系统集成与优化：研究如何将各个系统部件进行更好的集成和优化，以实 现整个风力发电系统的最优化。
6、网络安全与可靠性：随着风力发电系统变得越来越复杂，如何确保其网络 安全和可靠性将成为一个重要的研究课题。需要研究有效的防护措施和容错策 略来应对潜在的网络攻击和故障。
参考内容
随着人们对可再生能源的需求日益增长，风力发电技术在全球范围内得到了快 速发展和广泛应用。直驱型永磁同步风力发电系统由于其高效率、低噪音等优 点，逐渐成为了风力发电领域的研究热点。在直驱型永磁同步风力发电系统中， 变流器控制策略对于提高系统效率和稳定性具有重要意义。本次演示将对直驱 型永磁同步风力发电系统变流器控制方法进行深入研究。
直驱型风力发电系统全功率并网变流技术的研究的开题报告
直驱型风力发电系统全功率并网变流技术的研究的开题报告一、研究背景及意义风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，在近年来得到了日益广泛的关注和应用。
目前，全球的风力发电装机容量已经接近600GW，并且还在不断增长。
在风力发电中，直驱型风力发电系统具有结构简单、耐久性高、维护成本低等优点，因此受到了越来越多的关注和应用。
直驱型风力发电系统需要将其产生的电能通过变流器变成交流电后才能与电网连接。
因此，变流器的性能对于直驱型风力发电系统的运行效率和电网安全性至关重要。
现有的变流器技术大部分是PWM技术，存在效率低、失调控制困难等问题。
而全功率并网变流技术则可以有效地解决这些问题，提高风力发电系统的效率和安全性。
因此，本文拟对全功率并网变流技术进行深入的研究，旨在探索如何通过全功率并网变流技术来提高直驱型风力发电系统的性能和安全性，进一步促进风力发电产业的发展。
二、研究内容及方法本研究将针对直驱型风力发电系统的全功率并网变流技术展开研究。
具体来说，本研究将包括以下内容：1. 直驱型风力发电系统的基本原理及技术介绍。
对直驱型风力发电系统的结构、工作原理、技术特点、发展历程等进行详细介绍。
2. 全功率并网变流技术的原理及特点。
对全功率并网变流技术的基本原理、实现方式、优点和缺点进行深入的分析和研究。
3. 基于全功率并网变流技术的直驱型风力发电系统模型建立与仿真。
将利用MATLAB/Simulink软件，建立直驱型风力发电系统模型，并进行仿真分析。
4. 研究直驱型风力发电系统全功率并网变流控制策略。
根据直驱型风力发电系统的特点，提出全功率并网变流控制策略，并进行仿真实现与检验。
三、预期成果本研究将通过对直驱型风力发电系统全功率并网变流技术的研究，探索如何提高直驱型风力发电系统的性能和安全性。
预期成果包括：1. 对直驱型风力发电系统的结构、工作原理、技术特点、发展历程等进行深入的介绍和探讨。
2. 对全功率并网变流技术的基本原理、实现方式、优点和缺点进行深入的分析和研究。
风力发电技术与功率控制策略初探
风力发电技术与功率控制策略初探本文首先介绍了风力发电技术的基本原理和组成部分，包括风力发电机、变桨系统和电网连接系统等。
然后，探讨了风力发电技术中的挑战，如风速的波动性、风向的改变和风力发电机的效率等。
针对这些挑战，现有研究提出了多种控制策略，如变桨角控制、变发电机速度控制和电网连接控制等。
变桨角控制是一种常见的风力发电机控制策略，它通过调整风轮桨叶的角度来控制风力发电机的输出功率。
这种控制策略可以根据风速和风向的变化来改变桨叶的角度，从而使风力发电机在不同工况下保持最佳效率。
变发电机速度控制也是一种重要的控制策略，它通过改变发电机的转速来调整输出功率。
这种控制策略可以使风力发电机在不同风速下工作在最佳转速范围，从而提高发电机的效率。
电网连接控制是一种将风力发电机连接到电网的控制策略，它能够根据电网的需求调整发电机的功率输出，保持电网的稳定性。
风力发电技术在可再生能源领域具有巨大的潜力。
为了克服技术挑战，研究人员需要不断改进控制策略和功率控制技术，以提高风力发电机的效率和可靠性。
关键词：风力发电技术；功率控制策略；风力发电机；变桨角控制；变发电机速度控制；电网连接控制This paper first introduces the basic principles and components of wind power technology, including wind turbines, variable pitch systems, and grid connection systems. Then, the challenges in wind power technology are discussed, such as the fluctuation of wind speed, changes in wind direction, and the efficiency of wind turbines. In response to these challenges, various control strategies have been proposed, such as variable pitch angle control, variable generator speed control, and grid connection control.Keywords: wind power technology; power control strategy; wind turbine; variable pitch angle control; variable generator speed control; grid connection control.。
SWITCH全功率变流器在风机中的应用
近年来，兆瓦级风机市场在以极快的速度增长着。
金风公司在国内率先引导的直驱型风机，是其中很有前途的一种机型，其中主要使用的变流器是SWITCH公司的产品。
在过去的两年里，SWITCH公司制造的全功率变流器和金风公司直驱型风机一同进步，逐渐成熟。
1. 简介近年来，兆瓦级风机市场在以极快的速度增长着。
金风公司在国内率先引导的直驱型风机，是其中很有前途的一种机型，其中主要使用的变流器是SWITCH公司的产品。
在过去的两年里，SWITCH公司制造的全功率变流器和金风公司直驱型风机一同进步，逐渐成熟。
2. 金风直驱型风机的原理及特点2.1. 直驱型风机之原理兆瓦级风机市场上的主流是变浆变速风机，根据结构的不同又可以分为两种：双馈型和直驱型。
双馈型采用双馈发电机，在转子绕组上串入可以四象限运行的变频器，控制定子绕组和电网之间的功率流动。
这种结构对变频器的功率要求只有系统总功率的1/3左右。
图1：双馈型变流装置示意图金风公司的直驱型风力发电机组采用永磁式发电机的形式，将电机定子绕组输出直接连接到全功率的变流器上，由变流器将电机输出变化的电压/电流转换为和接入电网电压和频率相匹配的形式。
图2：直驱型风力发电系统示意图为了降低电机成本，希望变流器具有能够调节电机内磁场的功能，因此全功率四象限变流器就成为了直驱型风机变流器的首选。
2.2. 直驱型风机之优点及和双馈机型的异同和双馈型风力发电机组相比，直驱型机组有如下特点：优点包括：省略了齿轮箱，机械系统大为简化，机械可靠性显著提高。
在发电机和电网之间采用了完全可控的全功率变流器进行功率转换，在电网侧能够自由的实现各种功能，如低电压穿越、动态无功补偿，甚至有限的谐波补偿能力。
在接入网性能方面，直驱型机组具有无以伦比的优势。
由于少了齿轮箱等传动机构，且没有附加的励磁损耗，风机整体效率较双馈机组高，理论值为3%，在吉林、内蒙多个风况相同现场的实际差异则远高于此数值。
由于没有齿轮箱、碳刷等机构，机组需要定期维护的器件数量大大降低，长期维护成本较低。
风力发电系统中的变流器模型简化方法
风力发电系统中的变流器模型简化方法风力发电系统中的变流器模型简化方法随着环保意识的不断提高，越来越多的国家开始关注并推广可再生能源，其中风力发电已成为各国广泛采用的一种新型能源形式。
风力发电系统通常由风力机、变速器、发电机、变流器等组成，其中变流器是将风力机产生的交流电转换为直流电，并将其输出到电网上的重要环节之一。
然而，变流器的电路结构复杂，参数异常，对系统稳定性和运行效率有着很大的影响。
因此，对风力发电系统中的变流器模型简化方法进行研究和探索，具有一定的理论和实际意义。
一、风力发电系统中变流器的功能风力机是风力发电系统的核心部件，能够将风能转化为电能，但直接输出的电能是交流电，无法直接接入电网。
因此需要通过变流器将交流电转化为直流电，再通过逆变器将直流电转化为交流电，实现电力的输出与注册。
变流器是在风能转化为电能的过程中，起到负责调节、传递、控制等作用的关键设备。
在风力机转化为交流电并输出时，变流器调整和控制电流和电压，以保证电能准确输出，并且稳定性和够用度可以得到保证。
二、影响变流器性能的主要因素1、换流方式：换流方式不同，变流器所能完成的功率也不同。
直接换流法和谐波控制换流方式能够更好地控制输出的直流电，并提高变流器的效率。
2、电压等级：电压等级越高，变流器输出的电力效率越高，但也会给变流器带来更高的压力，因此需要根据实际情况选择合适的电压等级。
3、电感电容等电参数：对变流器来说，电感电容等电参数的选取非常重要，因为它们与工作频率、过载能力、效率等关系密切。
三、变流器模型简化方法在风力发电系统中，变流器模型是一个非常复杂的数学模型，对其进行数学运算和分析需要耗费大量的时间和精力，并且存在着一定的误差。
为了更好地实现风力发电系统的运行和监测，简化变流器模型方法成为了一种重要的研究方法。
目前常用的变流器模型简化方法有以下几种：1、均值模型方法：该方法将变流器中的单芯片直接转换模型转变为平均模型，在模型计算时，忽略变流器中出现的部分损耗。
风力发电及其控制技术初探 陆勇
风力发电及其控制技术初探陆勇摘要：随着科学技术的不断进步，风力发电技术越发成熟起来，风力发电是一种环保、无污染的新能源发电技术，通过取之不尽、用之不竭的风力能源进行发电，来应对当前社会日益增长的用电需求。
近年来，风力发电技术获得了极大的发展，装机容量也在逐年增加。
与此同时，对于风力发电控制技术的要求也越来越严格。
风力发电技术作为兼顾综合性与复杂性的技术手段，涉及机械学、自动控制学和材料学以及力学与空气动力学等诸多学科知识内容。
同时，对风能进行科学合理的开发，不当能够有效推动我国电力行业的快速发展，同时还能有效地应对当前社会不断加剧的资源紧张局势，对社会经济可持续发展有着非常重要的现实意义。
下文结合实践，以风力发电为基础，对其当前面临的问题展开具体分析，并针对性的提出风力发电控制技术，下文能为相关工作人员提供一定的参考作用。
关键词：风力发电；控制技术；发展前景在经济社会的长期的发展进程中，对于不可再生能源的过度消耗，造成严重的环境污染问题，对生态环境造成很大破坏。
随着可持续发展理念的提出，如何在达到经济增长目标的同时，加强新型能源的开发与利用成为当前各国研究的热点问题。
风力发电作为一种重要的清洁能源，其开发和利用，不但可以有效缓解当前日益严峻的资源短缺问题，还不会对环境造成污染，因此成为清洁能源的代表，也越来越被世界很多国家所重视。
而风力发电的开发与利用离不开风力发电技术的强大支撑。
近年来，伴随科学技术的不断发展，风力发电技术也在不断创新与发展，现已成为新型清洁能源的中流砥柱。
但是相较于西方一些发达国家，国内的风力发电技术还存在很大不足，由于风力发电技术在国内起步相对较晚，相关的技术水平还极大提升。
尤其是风力发电总体性设计与调速调频等技术方面还存在很大的不足。
因此，必须要对风力发电控制技术加强研究，通过灵活运用风力发电控制技术，来有效提升风力发电效率，为人们提供充足的电力能源，推动经济社会的持续健康发展。
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
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第４ ６卷 第 １期
风电系统PWM并网变流器
第二章风电系统PWM并网变流器2.1直驱风力发电变流系统概述直驱型风力发电机组需要做全功率的变流器变换"其交/直整流既可以采用IGBTPWM整流器,也可以采用二极管不控整流与升压斩波"后者使用的大功率IGBT开关管少,因而性价比更高"本文研究的MW 级风力发电变流系统采用二极管不控整流,升压斩波与两重并网逆变器的功率变换拓扑结构"通过控制升压斩波器的输入电流以控制有功功率,调节无功则通过控制作为电网接口的电压型PWM变流器"系统变流部分拓扑如图2一1所示"图2一1直驱风力发电变流系统拓扑结构发电机采用多极永磁同步电机"发.出的交流电的电压幅值与频率随风速的变化而改变"经电容滤波后,六相二极管桥式整流器将幅值与频率变化的交流电变换为直流"不控整流输出的卜直流电压往往不能达到网侧逆变(PWM变换)对直流侧电压的要求,需要升压斩波器提高直流侧电压"三相电压型PWM变流器将直流电逆变为电压幅值和频率恒定的交流电馈入电网"图2一1所示的网侧逆变器采用特殊的直流侧中点接地的拓扑结构"另外在升压斩波与网侧逆变器中间有制动单元"一旦电网电压跌落,制动单元IGBT导通,电阻消耗能量,从而减小并网电流"网侧采用LCL滤波技术可以有效地滤除PWM变换中产生的高频谐波"系统结构具有以下特点:1.电机采用多极永磁同步结构:实现了电机的低速运转,无齿轮箱:不需励磁,无滑环和电刷;大大减少了系统的机械维护成本"2.电机与整流桥均采用六相结构,可减小电压脉动并降低对直流侧滤波电容量的要求"3.升压斩波器和并网逆变器采用并联多重化结构,一方面分担电流;另一方面采用合理的调制模式可以有效地抑制高频谐波"4.PWM变流器直流侧中点接地使三相电流独立控制,且对多重化结构能抑制环流,同时由于对直流电压中点的箱位降低了对直流母线绝缘性能的要求;而将直流电压分为两个独立变量,在控制上必须增加一个直流电压控制环或直流电压补偿器,加大了控制难度,且由于中线的连接,引入了零序电流"5.斩波器输出之后加入了制动单元"当电网电压突然跌落时,由于风轮机的机械惯性,传递功率不变而使并网电流突增"此时使制动单元IGBT导通,旁路PWM变流器,电阻能耗制动,降低并网电流"待电网电压恢复后再断开制动单元开关管,系统正常运行"6.PWM变流器网侧采用LCL滤波,实现了风电变流系统与电网的隔离:既滤除PWM变换的高频谐波,又滤除电网尖峰信号对功率变换系统的干扰"变流系统控制主要针对斩波器和逆变器"斩波器通过调节输入电流控制系统传输的有功功率"因为斩波器输出侧直流电压由PWM变流器控制恒定,所以控制输入电流时,调节IGBT开关管的占空比即控制了升压斩波器的输出电流,进而控制输入风能的功率"对变速恒频系统,斩波器输入电压会随风速的变化而改变"为了控制系统的有功功率,其输入电流指令也必然会相应的改变"所以快速的动态跟随性是斩波器的重要指标"网侧逆变器有两个控制要求,其一要求控制直流侧电压恒定,其二要求控制并网输出电流谐波畸变(THD)小,且保持单位功率因数(unitypowerfactor),以控制系统无功功率为零"当然在必要的情况下,也应可以向电网发出需要的感性无功或容性无功"而网侧逆变器由于与风轮机和同步发电机隔离,其主要控制目标是保持良好的抗扰性能"当然在系统指令改变时,PWM变流器也应具有快速的动态响应"2.2PwM变流器的分类及其拓扑从电力电子技术的发展来看,变流器较早应用的一种形式就是AC 心C变换装置,即整流器"它的发展经历了由不控整流器(二极管整流)!相控整流器(采用半控开关器件,如晶闸管)到PwM整流器(采用全控开关器件,如IGBT)的发展历程"传统的相控整流器,应用的时间较长,技术也较为成熟,但存在以下问题:图2一1直驱风力发电变流系统拓扑结构发电机采用多极永磁同步电机"发.出的交流电的电压幅值与频率随风速的变化而改变"经电容滤波后,六相二极管桥式整流器将幅值与频率变化的交流电变换为直流"不控整流输出的卜直流电压往往不能达到网侧逆变(PWM变换)对直流侧电压的要求,需要升压斩波器提高直流侧电压"三相电压型PWM变流器将直流电逆变为电压幅值和频率恒定的交流电馈入电网"图2一1所示的网侧逆变器采用特殊的直流侧中点接地的拓扑结构"另外在升压斩波与网侧逆变器中间有制动单元"一旦电网电压跌落,制动单元IGBT导通,电阻消耗能量,从而减小并网电流"网侧采用LCL滤波技术可以有效地滤除PWM 变换中产生的高频谐波"并网变流器作用(l)晶闸管换相引起网侧电压波形畸变;(2)网侧谐波电流对电网产生谐波污染;(3)深控时功率因数很低;(4)闭环控制时动态响应慢;虽然二极管整流器改善了网侧功率因数,但是仍会产生网侧谐波电流而污染电网,另外二极管整流的不足还在于直流侧电压的稳定性差"针对上述不足,PWM整流器已对传统的相控及二极管整流器进行了全面改进"其关键性的改进在于用全控型功率开关管取代了半控型功率开关管或二极管,以PWM斩控整流取代了相控整流或不控整流,功能上也已经远远超过了最初的整流,所以名称也渐渐演变成变流器"PWM变流器可以取得以下优良性能:(l)网侧电流近似正弦波;(2)网侧功率因数控制(如单位功率因数控制);(3)电能双向传输;(4)较快的动态响应;(5)可进行并网逆变;目前已设计出多种的PWM变流器,电压型和电流型是最基本的分类方法"这两种类型的PWM变流器无论是在主电路结构!PWM信号发生以及控制策略等方面均有着各自的特点,并且两者存在着电路上的对偶性"电压型的PWM变流器研究和应用较多,因此本文主要介绍电压型PWM变流器(VSR)"1.单相半桥!全桥VSR拓扑图2一2分别示出了vsR单相半桥和单相全桥主电路拓扑结构I.4>"两者交流侧具有相同的电路结构,其中交流侧电感主要用以滤除网侧电流谐波"由图2一2(a)可看出,单相半桥VSR拓扑只有一个桥臂采用了功率开关,另一桥臂则由两电容串联组成,同时串联电容又兼作直流侧储能电容;单相全桥VSR拓扑结构则如图2一2(b)所示,它采用了具有4个功率开关的/H0桥结构"值得注意的是:电压型PWM 变流器主电路功率开关必须反并联一个续流二极管以缓冲PWM过程中的无功电能"比较两者,显然半桥电路具有较简单的主电路结构,!1.功率开关数只有全桥电路的一半,因而造价相对较低,常用于低成本!小功率应用场合"进一步研究表明,在相同的交流侧电路参数条件下,要使单相半桥VSR以及单相全桥VSR获得同样的交流侧电流控制特性,半桥电路直流电压应是全桥电路直流电压的两倍,因此单相半桥VSR 的直流侧电压利用率低,功率开关管耐压要求相对提高,另外,为使半桥电路中电容中点电位基本不变,还需引入电容均压控制,可见单相半桥VSR的控制相对复杂"2.三相桥式VSR拓扑结构图2-3为三相桥式VSR拓扑结构，其交流侧采用三相对称的无中线连接方式，采用6个功率开关管，这是一种最常用的三相电压型PWM整流器，广泛应用于电力系统的有源滤波和谐波补偿，以及作为大功率拖动设备的前端整流。
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风力发电系统中大功率变流器的应用初探
发表时间：
2018-10-17T16:10:57.927Z 来源：《电力设备》2018年第18期 作者： 郭建
[导读] 摘要：随着中国经济的发展和科技进步，中国风电技术发展迅速。
（中广核新能源新疆分公司 新疆乌鲁木齐 830000）
摘要：随着中国经济的发展和科技进步，中国风电技术发展迅速。永磁直驱风力发电系统结构简单，风能利用率高，故障率低，稳定
性和安全性得到了广泛的应用。转换器装置是直驱式永磁风力发电系统的重要组成部分。变流器的控制方法包括电网侧变流器控制和机侧
变流器控制。本文分析了两者的控制功能。
关键词：风力发电系统；大功率变流器；器件串并联
引言
风力发电转换器是风力发电系统的关键组件。其作用是将风电机组在自然风作用下发出的不稳定频率和幅值的电能转换为频率和幅度
稳定，并将符合电网要求的电能纳入电能中。格。风电变流器不仅提高了机组效率，而且对机组并网和电网安全稳定运行起着关键作用。
1
中大功率变换器的原理
大中型电源转换器的电子开关基于一个双向四象限开关，可以阻断双向导通电流。但在实际采购过程中，难以满足型号的要求，尤其
是功率转换器。因此，在实际应用过程中，可以使用标准半导体器件的组合来构建。为了确保换向的正确性，双向四象限开关需要在两个
方向上独立控制电流。
2
大功率电力电子器件对中大功率变流器发展的影响
2.1
绝缘栅双极型晶体管
绝缘栅双极型晶体管被称为IGBT。成功的开发时间为1988年，目前市场上IGBT的最高电压已达到6500V，最大电流达到2400A。在正
常情况下，
IGBT被封装在模块中。在标准模块中，有许多IGBT芯片。例如，在3300V/1300A模块中，包含36个芯片和450多个电缆。这些
芯片通常在并行固定过程中固定在一个位置以改善晶体管的绝缘性和导热性。此外，这种模块化的形式也很容易安装在散热器上。虽然大
功率
IGBT模块具有容易保护短路电流，保护电源等强大特性和优点，但也存在许多缺点和不足，如开关损坏引起的开路等，大功率转换器
实际应用受到严重阻碍。
2.2
集成门极换流晶闸管
集成门极换流晶闸管简称为IGCT，具有IGBT的许多优点，如饱和压降低，安全工作区宽。IGCT也有其自身的特点，可以阻断不对称
的正负电压，以保证电压源
PWM的正常工作。此外，IGCT在使用过程中的消耗非常低，可以降低风机制造商在转炉上的投入成本，同时也
增加了相关工作的有效性。例如，在使用
300KVA转换器时，不需要串联和并联工作。到目前为止，人们开发的IGCT已经达到了9KV/6KV
的水平，许多
6.5KV的设备已经开始供应市场。正是由于这个发展因素，IGCT希望成为高压低频电流器件的最佳选择。但实质上，IGCT仍
然属于
GTO，知识解决了GTO的门驱动问题。由于栅极驱动电路中有很多电容，在实际工作中需要很大的功率来完成相应的工作，这对整
体工作效率影响很大。加入短路故障后，不能及时切断固定开关，导致严重缺乏短路保护措施，这对中大功率变流器的发展是非常不利
的。
2.3MOS
关闭晶闸管
MOS
可以关闭称为MTO的晶闸管。开发该技术的目的是去除IGCT集成电路中的MOSET。由于发电系统的整体运行，MOSEET被引入
功率器件。因此，
MTO外部的驱动电路中仅包含少量电路元件，但这些元件具有高可靠性，这与IGCT非常相似。当母线电压超过3KV时，
IGCT
和MTO的功率将被广泛使用。
3
风力发电系统中大功率变流器的具体应用
3.1
器件串联并联大功率变换器
器件串并联大功率变换器的电路结构为AC-DC-AC电流源模型。在实际应用过程中，功率器件GTO和两电平逆变器串联使用，实现高
压电源转换效果。实现逆变器容量的有效增加。从实际结构理论可以看出，串并联大功率变换器的前级采用脉冲晶闸管整流方式，中间连
接电抗器后，采用两端电平变换器
GTO。串联后，拓扑结构将变得更加简单，故障点也会相应减少。在器件串并联结构的作用下，拓扑结
构将变得更加简单，功率器件的数量也会相应减少。但是，由于器件的串联连接，整个电路也会遇到分压不均等问题。器件的并联会导致
电流分配问题。因此，在实际应用过程中，风力发电系统对驱动电路的要求将大大提高，并且应该能够实现串联装置的及时接通和关断，
以避免这样的问题作为电压不均匀性等，导致转换器击穿。
3.2
多级大功率变换器
多电平大功率变流器的实用性主要取决于变频器的“多电平逆变器”功能。与二电平变换器相比，具有以下优点：变换器单个器件的电
压应力相对较小，并且很容易实现高压电源的直接应用。在相同的开关频率下，输出波形更接近正弦波，并且还可以减少电磁干扰等问
题。例如，
ABB生产的ACS系列变频器主要采用三电平主拓扑结构，内部变频器的部分功率变换器由IGCT代替，从而提高了电压输出水
平。
3.3
并行转换器
在并联集电器的使用期间，执行多个转换器单元的并联连接，从而完成到整个电网的电力传输。变频器具有以下特点：一是采用复合
高频开关技术和高质量电子元件，推动整个变频器单元结构更紧密，实现转换效率的有效提高；其次，在一些逆变器中，在单元并行过程
中，可以增加冗余单元的数量，并且可以提高整个风力发电系统的可靠性。第三，全面监控各单位的安全设计，提供不间断电源。并联转
换器提高了发电系统的电流水平，并提升了转换器的功率。
3.4
多级组合多重转换器
在这种转换器的应用过程中，多级和多级逆变器的优点主要集中在一起，通过串联多个中压三级PWM模块实现高压输出。正是由于这
种结构的双向效应，它构成了一个完整的无谐波系统，重叠整顿了电网，促进了整个风电结构符合国际要求和标准。在转换器设计中，应
用了高压整流二极管和
IGBT，大大减少了主回路中器件的使用，提高了整个系统的可靠性，并将转换器的整体效率提高到98％。然而，在
实际应用中，很多转换器模块使用
12脉冲整流和二极管钳位三电平拓扑结构，这不仅增加了器件的使用，而且导致整个系统配置缺乏成本
效益，价格大幅下降。
3.5
级联H桥多电平变换器
在实际应用中，级联式H桥多电平变换器也有很多应用优势。例如，在相同水平的输出条件下，组件的使用是最少的；增加水平输出很
容易；每个转换器的结构单元基本相同。另外，这种拓扑结构在风力发电系统的应用上也存在一些不足。在功率转换过程中，这种结构需
要一个独立的直流电源供电，因此在某些应用方面受到限制。
H桥的每个单元都有一个直流电源。随着波形数量的增加，串联连接的直流电
源数量也在增加。除此之外，该种拓扑结构在风力发电系统应用中也具有一些缺点，在功率变换过程中，该结构需要独立的直流电源进行
电能供应，从而在某些方面的应用中受到了限制。
H 桥的每个单元都具有一个直流电源，随着波形电平数量的提升，串联的单元直流电源
数量也会相应增加。
结语
综上所述，在大中型功率变换器的研究中，许多公司已经开发出中点钳位三电平高压变换器，拓扑结构差异很小，但由于功率器件的
强大存在，差异也被应用于不同的研究过程中的技术。
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