一種大功率可再生能源的應(yīng)用現(xiàn)狀設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

1研究現(xiàn)狀

現(xiàn)在新型的大功率可再生能源為風(fēng)能和太陽(yáng)能。新型風(fēng)機(jī)單臺(tái)的平均功率已經(jīng)超過(guò)了2MW,并且有5MW的投入使用。在過(guò)去幾年里，太陽(yáng)能也從單機(jī)0.5MW提高到現(xiàn)在的單機(jī)1MW+.10MW的光伏發(fā)電站最為常見(jiàn)，同時(shí)高達(dá)60MW的電站也已經(jīng)在運(yùn)行。兩者都需要通過(guò)逆變器連接到電網(wǎng)上，也都需要通過(guò)濾波器向電網(wǎng)提供低THD的正弦電流。

風(fēng)機(jī)在發(fā)電側(cè)有一個(gè)boost特性的變換器，將變化的發(fā)電側(cè)電壓變換為恒定直流電壓使得并網(wǎng)逆變器可以最優(yōu)化運(yùn)行。與此相似，太陽(yáng)能電池板向變換器提供和光照強(qiáng)度、環(huán)境溫度、負(fù)載電流和功率成正比的電壓。該可變輸入電壓范圍超過(guò)1:2.通常大功率光伏并網(wǎng)逆變器不使用額外的前端變換器。

功率轉(zhuǎn)換效率在所有參數(shù)中最為重要?，F(xiàn)在，電力電子在風(fēng)機(jī)中使用1200V和1700V硅元件，在太陽(yáng)能電池中使用1200V硅元件(對(duì)于小功率單相電源使用600V)。通過(guò)選擇合適的硅器件，使用更先進(jìn)的半導(dǎo)體技術(shù)，可以減小變換器的損耗以提高系統(tǒng)的效率。本文并不討論這些，因?yàn)樵谖磥?lái)5到10年里，如果沒(méi)有太大變化，IGBT仍然是首選的電力電子器件。

基于雙饋感應(yīng)電機(jī)的風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)已經(jīng)不再流行。所有使用雙饋原理的風(fēng)機(jī)廠商正在發(fā)展基于直驅(qū)式和傳統(tǒng)四象限驅(qū)動(dòng)的電機(jī)。

對(duì)于將兩個(gè)串行的電力電子變換器放置在一個(gè)直驅(qū)式結(jié)構(gòu)，風(fēng)機(jī)變換器的效率可以達(dá)到96%~97%.這個(gè)效率是發(fā)電機(jī)的輸出通過(guò)dV/dt濾波器、發(fā)電機(jī)側(cè)變換器、直流母線、并網(wǎng)逆變器以及輸出正弦濾波器后的效率。電力變換器的大小由價(jià)格和可靠性的需求決定。

可靠性也是一個(gè)很重要的因素。風(fēng)車不能夠停止工作，停止轉(zhuǎn)動(dòng)。為此，所有的元器件都需要良好的性能，同時(shí)也需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以使得當(dāng)一個(gè)器件出現(xiàn)故障時(shí)還能夠繼續(xù)運(yùn)行。對(duì)于幾個(gè)MVA的大容量逆變器電源，需要很多數(shù)量的半導(dǎo)體芯片和開(kāi)關(guān)模塊的并聯(lián)。

1.1 IGBT模塊并聯(lián)運(yùn)行的解決方案

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件， 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動(dòng)電流較大;MOSFET驅(qū)動(dòng)功率很小，開(kāi)關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開(kāi)關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。

IGBT 的開(kāi)關(guān)作用是通過(guò)加正向柵極電壓形成溝道，給NPN晶體管提供基極電流，使IGBT 導(dǎo)通。反之，加反向門極電壓消除溝道，切斷基極電流，使IGBT 關(guān)斷。IGBT 的驅(qū)動(dòng)方法和MOSFET 基本相同，只需控制輸入極N一溝道MOSFET ,所以具有高輸入阻抗特性。當(dāng)MOSFET 的溝道形成后，從P+ 基極注入到N 一層的空穴(少子)，對(duì)N 一層進(jìn)行電導(dǎo)調(diào)制，減小N 一層的電阻，使IGBT 在高電壓時(shí)，也具有低的通態(tài)電壓。三菱制大功率IGBT模塊

(1)逆變器每一相為一個(gè)單元，每相有很多個(gè)IGBT模塊并聯(lián)，它們共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)。每個(gè)IGBT模塊都有獨(dú)立的門極電阻和對(duì)稱的DC和AC連接。作為一個(gè)成功的例子，SEMIKUBE IGBT模塊已經(jīng)運(yùn)用在太陽(yáng)能領(lǐng)域。

(2)幾個(gè)逆變器的相單元并聯(lián)，分別使用獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)。由于不同驅(qū)動(dòng)的延時(shí)不同，需要小的AC輸出的扼流圈。(SKiiP IPM 功率模塊的并聯(lián))

(3)三相系統(tǒng)并聯(lián)到一根直流母線上，每一相也有幾個(gè)模塊并聯(lián)，每個(gè)系統(tǒng)使用獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)。對(duì)于更大的功率，需要將幾個(gè)三相逆變器并聯(lián)使用。由于不同驅(qū)動(dòng)延遲不同，依然需要AC輸出的扼流圈。可以使用一個(gè)PWM信號(hào)和直流母線。

(4)三相逆變器并聯(lián)運(yùn)行，使用一個(gè)PWM控制器，需要額外控制并聯(lián)逆變器的負(fù)載電流分配。(復(fù)雜PWM控制)

(5)使用低延遲的主從驅(qū)動(dòng)，可以驅(qū)動(dòng)幾個(gè)并聯(lián)運(yùn)行的模塊。不需要添加額外的電感，而且當(dāng)一個(gè)半導(dǎo)體芯片損壞時(shí)，只會(huì)損壞一個(gè)開(kāi)關(guān)模塊。

(6)帶有輸入或輸出端電流隔離的逆變器并聯(lián)運(yùn)行。其中每一個(gè)并聯(lián)支路都是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的、獨(dú)立的、基礎(chǔ)的單元，有不同的PWM和獨(dú)立的控制器，如圖1.

在一些風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)中，發(fā)電機(jī)、整條驅(qū)動(dòng)和中壓變壓器都被放在一個(gè)機(jī)艙中。這種情況下，機(jī)艙總重量會(huì)很大，但這卻是使得低壓發(fā)電機(jī)和中壓電網(wǎng)間傳輸損耗可以被接受的唯一的方法。在另一些設(shè)計(jì)中，風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)被置于底部，即塔的基部。電能在低壓情況下傳輸距離達(dá)到100m,這會(huì)帶來(lái)更高的損耗和成本。

標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)上基于硅技術(shù)的1700V IGBT模塊對(duì)于1MW的三相逆變器必須并聯(lián)使用;現(xiàn)階段最大的單個(gè)三相逆變器為1.5 MW.因此對(duì)于幾個(gè)發(fā)電機(jī)繞組，可以將獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單的并聯(lián)。同時(shí)，其可靠性要高于將同樣數(shù)量的模塊經(jīng)過(guò)復(fù)雜并聯(lián)后組成一個(gè)更大功率的變換器(見(jiàn)圖1)。

圖1 有3個(gè)發(fā)電機(jī)繞組和獨(dú)立驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)

1.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)

風(fēng)車是一種利用風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的帶有可調(diào)節(jié)的葉片或梯級(jí)橫木的輪子所產(chǎn)生的能量來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械裝置。古代的風(fēng)車，是從船帆發(fā)展起來(lái)的，它具有6-8副像帆船那樣的篷，分布在一根垂直軸的四周，風(fēng)吹時(shí)像走馬燈似的繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，叫走馬燈式的風(fēng)車。這種風(fēng)車因效率較低，已逐步為具有水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸的木質(zhì)布蓬風(fēng)車和其它風(fēng)車取代，如"立式風(fēng)車"、"自動(dòng)旋翼風(fēng)車"等。風(fēng)車在如今已很少用于磨碎谷物，但作為發(fā)電的一個(gè)手段正在獲得新生。"裝有發(fā)電渦輪機(jī)的農(nóng)場(chǎng)"是由驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的大型風(fēng)車組構(gòu)成的。近代風(fēng)車主要用于發(fā)電，由丹麥人在19世紀(jì)末開(kāi)始應(yīng)用，20世紀(jì)經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)趨于成熟，功率最大達(dá)到15MW.

發(fā)電機(jī)的一些要求，例如最小尺寸、脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩和短路轉(zhuǎn)矩，尤其對(duì)于低速直驅(qū)發(fā)電機(jī)，導(dǎo)致需要使用較多的相繞組，例如使用兩套，三套或六套三相繞組。一般不使用5相、7相或者更高相數(shù)的多相系統(tǒng)，因?yàn)槿嗄孀兤骱涂刂破鞫际且呀?jīng)標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)化的。幾兆瓦發(fā)電機(jī)傳統(tǒng)需要中壓輸出。但是中壓輸入和輸出系統(tǒng)對(duì)于中壓電力電子器件的使用提出了要求。現(xiàn)在中壓并網(wǎng)變換器開(kāi)關(guān)頻率幾千赫茲，效率很低而且每千瓦的花費(fèi)也很大。

1.3 無(wú)功功率控制

可再生能源電源還有以下要求：有功控制，無(wú)功控制，低電壓穿越以及不經(jīng)常提到的非對(duì)稱電網(wǎng)電壓運(yùn)行。

可再生能源電源的無(wú)功控制首先使用于風(fēng)機(jī)中，最近在光伏中開(kāi)始運(yùn)用。它導(dǎo)致連接線端逆變器的直流母線電壓更高。

1.4 線端逆變器工作原理

逆變器(inverter)是把直流電能(電池、蓄電瓶)轉(zhuǎn)變成交流電(一般為220v50HZ正弦或方波)。應(yīng)急電源，一般是把直流電瓶逆變成220V交流的。通俗的講，逆變器是一種將直流電(DC)轉(zhuǎn)化為交流電(AC)的裝置。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成。廣泛適用于空調(diào)、家庭影院、電動(dòng)砂輪、電動(dòng)工具、縫紉機(jī)、DVD、VCD、電腦、電視、洗衣機(jī)、抽油煙機(jī)、冰箱，錄像機(jī)、按摩器、風(fēng)扇、照明等 .高效率和節(jié)能是家電應(yīng)用中首要的問(wèn)題。三相無(wú)刷直流電機(jī)因其效率高和尺寸小的優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用在家電設(shè)備中以及很多其他應(yīng)用中。此外，由于采用了電子換向器代替機(jī)械換向裝置，三相無(wú)刷直流電機(jī)被認(rèn)為可靠性更高。

PWM變換器中的能量流動(dòng)控制通過(guò)調(diào)整相移角δ實(shí)現(xiàn)，它是電源電壓U1和對(duì)應(yīng)變換器的輸入電壓Vs1之間的相角差。

當(dāng)U1領(lǐng)先Vs1時(shí)，電能從交流電源流向變換器。相反的，如果U1滯后 Vs1,電能從變換器的直流端流入交流電源。電能傳輸方程見(jiàn)公式(1)。

(1) [!--empirenews.page--]

交流電源功率因數(shù)可以通過(guò)控制Vs1的幅值來(lái)調(diào)節(jié)。每相等效電路和功率因數(shù)超前、滯后以及單位功率因數(shù)時(shí)的運(yùn)行如圖2所示。通過(guò)相圖可以看到，當(dāng)功率因數(shù)為1時(shí)，Vs1滿足

圖2 并網(wǎng)逆變器每相等效電路，單位功率因數(shù)以及超前和滯后功率因數(shù)的相圖

2新型設(shè)計(jì)方案

2.1大功率風(fēng)機(jī)逆變器單元串聯(lián)

風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)中采用基于獨(dú)立發(fā)電機(jī)繞組的直驅(qū)式變換器有很多優(yōu)勢(shì)，但也有一個(gè)大缺陷。在發(fā)電機(jī)和變換器之間需要更多電纜--三套三相繞組設(shè)備。為此所有變換器需要放置在機(jī)艙中靠近發(fā)電機(jī)的地方。對(duì)于大功率低電壓的情況，發(fā)電機(jī)電流遠(yuǎn)大于1500A.一個(gè)很好的方法是使用中壓同步發(fā)電機(jī)并且只用一個(gè)二極管整流器。然而，在這種情況下，直流母線電壓變化很大(1:2)，并且需要中壓的硅器件。風(fēng)機(jī)需要在最小的旋轉(zhuǎn)速度和最小的直流電壓下都可以產(chǎn)生電能。例如對(duì)于1000V直流電，輸出到中壓變壓器上的電壓相對(duì)較小，為660V.與此同時(shí)，直流母線電壓可能超過(guò)2kV.

對(duì)于并網(wǎng)逆變器，一種合理的解決方案是將逆變器串聯(lián)，這樣可以對(duì)可變的發(fā)電機(jī)整流電壓進(jìn)行分壓。這些并網(wǎng)逆變器接到中壓變壓器的初級(jí)繞組上，獨(dú)立的維持其直流母線電壓。對(duì)于更低的發(fā)電機(jī)電壓，其中一些單元必須旁路掉，使得單元總的等效電壓減小并對(duì)應(yīng)于發(fā)電機(jī)電壓。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的要求實(shí)際上是對(duì)發(fā)電機(jī)電流的要求;因此可以將其與真實(shí)的直流電流比較。如果需要的轉(zhuǎn)矩比實(shí)際的直流電流大，則旁路的時(shí)間總和更大，更多的單元需要被旁路掉，這樣等效反電勢(shì)減小，直流電流增大。

每一個(gè)使用的并網(wǎng)逆變器控制并保持輸入直流電壓恒定，例如1000V,它們都連接到變壓器的初級(jí)繞組上。如果直流電壓高于一個(gè)設(shè)定值，放電電流增大。并網(wǎng)逆變器可以是單相和三相單元。單相單元只有一個(gè)變壓器繞組。發(fā)電機(jī)發(fā)出的中壓電經(jīng)過(guò)整流，例如十幾千伏，供電給串聯(lián)起來(lái)的這種逆變器單元。其中一些單元有輸入旁路開(kāi)關(guān)，可以對(duì)直流母線進(jìn)行控制。另一些則沒(méi)有旁路開(kāi)關(guān)，它們總是串聯(lián)著，其電壓之和對(duì)應(yīng)于最小的發(fā)電機(jī)電壓。

這里給出一個(gè)兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)的功率轉(zhuǎn)換方案，包括中壓同步發(fā)電機(jī)、機(jī)艙中的二極管整流器、高效的中壓直流電壓傳輸裝置、線端中壓逆變器和高壓并網(wǎng)變壓器(見(jiàn)圖3)。使用幾個(gè)單元對(duì)變化的發(fā)電機(jī)輸出電壓分壓。每個(gè)單元有一個(gè)三相或者單相的并網(wǎng)逆變器，分隔變壓器繞組和直流母線電容。中壓發(fā)電機(jī)的電流對(duì)直流母線充電并輸入功率，變換器將能量輸出。因此，直流母線電壓要保持恒定，因?yàn)樗鼪Q定了直流母線對(duì)電網(wǎng)的放電電流。單元輸入處為一個(gè)半橋配置，例如經(jīng)典的升壓變換器，但它只當(dāng)作旁路開(kāi)關(guān)使用。如果發(fā)電機(jī)電壓低于串聯(lián)單元的電壓之和，發(fā)電機(jī)的電流應(yīng)該減小。為此，更多的單元需要被旁路，減小串聯(lián)單元的數(shù)目，增加發(fā)電機(jī)電流。

圖3 中壓發(fā)電機(jī)和由幾個(gè)單元串聯(lián)構(gòu)成的中壓并網(wǎng)逆變器

2.2光伏應(yīng)用

光伏(PV or photovoltaic)是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)(photovoltaic power system)的簡(jiǎn)稱。是一種利用太陽(yáng)電池半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng)，將太陽(yáng)光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)，有獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行兩種方式。光伏板組件是一種暴露在陽(yáng)光下便會(huì)產(chǎn)生直流電的發(fā)電裝置，由幾乎全部以半導(dǎo)體物料(例如硅)制成的薄身固體光伏電池組成。由于沒(méi)有活動(dòng)的部分，故可以長(zhǎng)時(shí)間操作而不會(huì)導(dǎo)致任何損耗。簡(jiǎn)單的光伏電池可為手表及計(jì)算機(jī)提供能源，較復(fù)雜的光伏系統(tǒng)可為房屋提供照明，并為電網(wǎng)供電。 光伏板組件可以制成不同形狀，而組件又可連接，以產(chǎn)生更多電力。近年，天臺(tái)及建筑物表面均會(huì)使用光伏板組件，甚至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分，這些光伏設(shè)施通常被稱為附設(shè)于建筑物的光伏系統(tǒng)。

光伏應(yīng)用中一般只有一個(gè)電力電子并網(wǎng)逆變器(GTI)。GTI的交流輸出電壓和最小直流輸入電壓成正比，該最小直流輸入電壓是和最小光照成正比的啟動(dòng)光伏電壓。如果選擇的交流輸出電壓越低，則額定功率對(duì)應(yīng)的電流越高，然而啟動(dòng)電壓會(huì)越低。為此需要對(duì)交流輸出電壓做一個(gè)折衷：一些產(chǎn)品使用3×270V,另一些使用3×328V.

當(dāng)光伏電壓/輸出交流電壓較低時(shí)，可以利用很小的能量，當(dāng)交流輸出電壓設(shè)計(jì)得較高則無(wú)法利用這部分能量。在光伏應(yīng)用中，GTI只工作在約1/2額定輸出電壓下。1200 V硅器件是一個(gè)發(fā)展，它使得輸入輸出交流電壓可以達(dá)到480V,而現(xiàn)在的光伏應(yīng)用中通常使用270V到330V.這樣運(yùn)行效率更低，因?yàn)槠渑c調(diào)制比M,即Vac與Vdc的比值，密切相關(guān)。對(duì)于400Vac/650Vdc或者480 Vac/800Vdc,效率很接近而且都大于現(xiàn)在使用的270Vac/(500…900 Vdc)(見(jiàn)圖4)。

圖4 不同功率下GTI的效率;Fsw=5kHz[!--empirenews.page--]

2.3帶有前端控制的光伏并網(wǎng)逆變器

在此介紹一種兆瓦級(jí)光伏裝置的功率轉(zhuǎn)換方案(見(jiàn)圖5)，包括太陽(yáng)能電池板、緊接電池板的對(duì)稱升壓變換器前端控制、連接到逆變器的直流傳輸線、工業(yè)化的并網(wǎng)變換器、正弦濾波器以及標(biāo)準(zhǔn)中壓線電壓的變壓器。

圖5 升壓變換器和并網(wǎng)逆變器

逆變器輸入電壓優(yōu)化至交流變壓器的輸入電壓，調(diào)制比M約為1。

美國(guó)應(yīng)用實(shí)例：圖5所示電路，光伏輸出電壓在200V-600V的范圍內(nèi);升壓輸出/傳輸電壓800V直流電壓;最后輸出3×480V交流電到變壓器上。前端控制的硅器件為600V,逆變器中為1200V.當(dāng)光伏電壓為400V時(shí)，直流輸電線上損耗只占1/4.要求電池板輸出的紋波電流相對(duì)小，可以增加電池板和前端控制間的電感，同時(shí)也需要提高開(kāi)關(guān)頻率。連接電纜的電感對(duì)于減小電流紋波有幫助。100m的連接電纜電感值超過(guò)0.1mH.

歐盟應(yīng)用實(shí)例：光伏電壓變化范圍在400-900V間，前端升壓變換器產(chǎn)生650V電壓，輸出3×400V交流電;或者產(chǎn)生800V電壓，輸出3×480V交流電。當(dāng)光伏電壓高于650V或者800V時(shí)，升壓變換器停止工作，GTI的輸入電壓即為光伏電壓。

前端升壓變換器交替輸出正二分之一和負(fù)二分之一的輸出電壓，當(dāng)上部和下部的IGBT都只導(dǎo)通一半的開(kāi)關(guān)時(shí)間，即180度電角度，則作為倍壓變換器運(yùn)行。這種運(yùn)行方式有很大優(yōu)勢(shì)，太陽(yáng)能電池板輸出電流恒定，不需要再增加額外的大電感作為L(zhǎng)1和L2,使用50-100m的連接電纜即可。

這個(gè)優(yōu)勢(shì)導(dǎo)致該方案如圖6所示。

圖6 倍壓變換器，第二個(gè)旁路或升壓變換器，兩個(gè)使用多重化PWM的GTI

光伏電壓總是可以翻倍，即在800~1800V范圍內(nèi)。對(duì)于GTI中使用的低壓硅器件，1800V是一個(gè)過(guò)高的電壓，我們可以使用中壓風(fēng)機(jī)中使用的方法，將兩個(gè)單元串聯(lián)。旁路電路可以安裝在靠近倍壓變換器的地方，它為兩個(gè)串聯(lián)的逆變器調(diào)整需要的直流電壓。通過(guò)這種方法，直流傳輸線上的電壓最高將會(huì)比光伏輸出電壓提高4倍。

例1：光伏電壓為400-900V;倍壓后為800-1800V;第二個(gè)升壓輸出/直流傳輸線電壓/逆變器電壓為1600-1800V，最后向變壓器提供2份3向480V交流電，高于1600V后不再有升壓效果。所有開(kāi)關(guān)為1200V。

例2：光伏電壓為400-900V;倍壓后為800-1800V;第二個(gè)升壓輸出/直流傳輸線電壓/逆變器電壓為2200V=2×1100V，最后向變壓器提供2份3向690V交流電。倍壓變換器硅器件電壓等級(jí)為1200V，剩下的IGBT和二極管為1700V。如果載波開(kāi)關(guān)頻率低于4kHz，使用1700V硅器件的逆變器效率高于1200V。

當(dāng)使用2200V傳輸電壓時(shí)，傳輸線損耗比傳統(tǒng)的直接與550V光伏電壓相連的情況減小了16倍(使用相同的連接電纜)。

兩個(gè)功率和相電流大小都相同的并網(wǎng)逆變器與電絕緣繞組相連。這樣可以很容易的使用多重化PWM。對(duì)于兩個(gè)逆變器的并聯(lián)運(yùn)行，使用多重化PWM時(shí)，會(huì)有1/2開(kāi)關(guān)周期即180度角度的相移。

使用這種方法，正弦濾波器的體積大大減小，且只有一個(gè)電感值L。圖8中的仿真結(jié)果顯示了1號(hào)和2號(hào)逆變器的電流，此時(shí)開(kāi)關(guān)載波頻率只有1 kHz，THD=19%，兩個(gè)逆變器的電流和即為并網(wǎng)電流，THD很小只有3.8%。

圖7 上端逆變器相電流;下端逆變器相電流，THD=19%,并網(wǎng)電流THD=3.8%;濾波器電感 L_total=12%;Fsw=1kHz

使用多重化PWM優(yōu)點(diǎn)明顯。只需使用一個(gè)電感構(gòu)成的低通濾波器與變壓器的漏電感共同作用即可。變壓器漏電感對(duì)應(yīng)于變壓器uk=4%時(shí)的短路電流。L_total=12%.

一個(gè)并網(wǎng)逆變器的正弦濾波器，電感標(biāo)幺值為12%,電流THD需要小于4%,開(kāi)關(guān)載波頻率高于6kHz.

3結(jié)論

風(fēng)機(jī)中電力電子器件只使用1700V的IGBT和二極管。基于雙饋感應(yīng)電機(jī)的風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)已經(jīng)不再流行。使用兩個(gè)背靠背逆變器的全功率結(jié)構(gòu)成為主要研究方向。發(fā)展中的風(fēng)機(jī)功率等級(jí)為3-5MW.運(yùn)用2個(gè)、3個(gè)甚至6個(gè)3相發(fā)電機(jī)繞組，使用同樣數(shù)量的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)裝置，獨(dú)立控制裝置，可以提供很高的模塊化功率，也可以在有故障發(fā)生時(shí)，提供冗余的運(yùn)行方式。

風(fēng)機(jī)的新型設(shè)計(jì)方案為一個(gè)中壓發(fā)電機(jī)與中壓并網(wǎng)逆變器相連，中壓并網(wǎng)逆變器通過(guò)一串可以旁路的低壓并網(wǎng)逆變器單元實(shí)現(xiàn)，低壓并網(wǎng)逆變器接到中壓變壓器獨(dú)立繞組上。

太陽(yáng)能應(yīng)用基于1MW的并網(wǎng)逆變器，可以直接與太陽(yáng)能電池板相連。

太陽(yáng)能應(yīng)用中，主要針對(duì)于獲得更高的系統(tǒng)效率。由一個(gè)倍壓變換器和兩個(gè)串聯(lián)的逆變器單元構(gòu)成。直流傳輸電壓提高了4倍，逆變器調(diào)制比為1,使用多重化PWM進(jìn)行控制，大大簡(jiǎn)化了輸出濾波器。