1 采用更大功率和更多的电力电子器件
风力发电机的功率范围设计得越来越大,虽然对于输出功率来说位置是***重要的因素。陆上风力发电机中,3MW发电机组已被证明是***适用的,与此同时输出功率为5MW或更高的海上风电场则是更好的解决方案。如果两种类型的风力发电机组-双馈异步电机和带有全功率转换器的同步/异步发电机都能够提供相同的输出,全功率转换器的功率必须高出5倍。而这又意味着需要5倍容量的电力电子器件。但是,必须考虑到双馈异步电机的输出频率低,通常只需要增大到3~3.5倍。
然而,电力电子技术不仅越来越普及,事实上,它们满足的要求也正不断地改变。由于在双馈异步电机中半导体在低温时的热度不同,必须采取保护机制才能够处理。组件必须满足不断变化的要求的原因是极端气候条件。例如,海上风力发电机受高湿度的影响,而位于美国德克萨斯州的风力发电机组则暴露在高温下。因此,使用的冷却系统必须采用不同的设计。因此,基于丰富的经验为各种应用开发冷却解决方案是重要的。
2 解决效率和过压问题
逆变器效率在98%~99%之间。一个6MW的全功率转换器由于效率问题将损失约100kW。在冷却方面,这些紧凑型系统产生的热量是电子元件的主要问题。如果过冷,将导致在散热器上形成凝结。这是必须加以考虑的,特别是在高湿度地区。
另一项挑战是巨大电流换向时产生的过压。由于为500A或者更高电流而设计的模块已经向一个相对大的空间扩展,它们的杂散电感是不容忽视的。为了应对这两个问题,不仅需要一个智能的、考虑周全的冷却概念,还需要更好的直流环节设计。需要能够帮助充分利用风力发电的***知识、经验和经过优化的专用模块,以满足风力发电机组运营者的需求。
截止2009年底,***安装的风力发电机组总输出功率为122GW,其中57GW采用了赛米控开发的方案。
3 设计和封装技术的改进
紧凑型设计中的高可靠性和使用寿命长是风力发电机的首要任务,特别是因为系统维护费用昂贵且复杂,会导致经济损失,因为停机时无法产生电能从而没有收益。风力发电单元(WPU)20年的***短使用寿命归结于SKiiP?模块及其可靠的高品质封装技术。这是一个重要的优点,特别是考虑到海上风电场增加这一趋势。
4 加大全功率转换器是大势所趋
采用电力电子技术的风力发电机在世界各地越来越普及。例如,中国和美国大量依靠风力发电以满足日益增长的能源需求。在提供有吸引力的能源补贴计划的***中,可以看出风力发电机组数量明显增加。
另一个明显的趋势是摆脱双馈异步电机,转向全功率转换器,因为后者更容易让运营者的要求得到满足,电网质量得到提高。








一、电磁感应
我们知道,一切物体都是由分子组成,分子由原子组成,原子又由原子核和在它周围旋转的电子组成。原子核带的是正电荷,电子带的是负电荷,互相吸引,并且电荷数量是相等的,故原子对外不呈现电性。
取一根直导体,导体在磁场中作“切割”磁感应线的运动时,导体中就会产生感应电动势。这是因为导体在磁场内作“切割”磁感应线运动时,导体的正电荷、自由电子将以同样的速度在磁场内运动,磁场对运动电荷产生作用力,作用力的方向由左手定则判定,因此正电荷由导体b端移向a端,自由电子由导体的a端移向b端。结果b端聚集了电子而带负电,a端少了电子而带正电,使导体两端产生一定的电位差,即导体中产生感应电动势。(这相当于发电机处于匀速运转状态)。当接通外电路时,电路中便会形成感应电流。(这相当于发电机处于运转供电状态)。
感应电动势的方向,可由右手定则来决定:即将右手掌放平,进口柴油发电机代理商,大拇指与四指垂直,以掌心迎向磁感应线,大拇指指向导体运动的方向,则四指的方向便是感应电动势的方向。直导体中感应电动势的大小则与磁感应强度B、导体运动速度v及导体长度L成正比,当导体运动的方向与磁场方向平行时,导体中不产生感应电动势。
以交流发电机为例。按磁场绕组打铁形式可分为两种搭铁方式:
(1)内塔铁型交流发电机,由磁场绕组的一端直接塔铁,与壳体相连
(2)外塔铁型交流发电机,由磁场绕组的一段接入调节器,通过调节器再塔铁。外塔铁又称间接搭铁。
按整流器结构分类
按整流器结果分为三类
(1)六管交流发电机
六管交流发电机就是采用具有六只硅整流二极管的整流器进行整流的发电机,如JF1522型发电机。
(2)八管交流发电机
八管交流发电机就是采用具有八只硅整流二级管的整流器进行整流的发电机。八管交流发电机的基本结构与六管交流发电机相同。所以不同的是整流器有八只硅整流二级管.六只二级管组成三相全波桥式整流电路。另两只二级管是中性点二级管,其中一只二极管接在中性和正极之间,对中性点电压进行全波整流。
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