SWITCH變流器在兆瓦級(jí)直驅(qū)型風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

   1. 簡(jiǎn)介

    近年來(lái)，兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)市場(chǎng)在以極快的速度增長(zhǎng)著。金風(fēng)公司在國(guó)內(nèi)率先引導(dǎo)的直驅(qū)型風(fēng)機(jī)，是其中很有前途的一種機(jī)型，其中主要使用的變流器是SWITCH公司的產(chǎn)品。在過(guò)去的兩年里，SWITCH公司制造的全功率變流器和金風(fēng)公司直驅(qū)型風(fēng)機(jī)一同進(jìn)步，逐漸成熟。

    2. 金風(fēng)直驅(qū)型風(fēng)機(jī)的原理及特點(diǎn)

    2.1. 直驅(qū)型風(fēng)機(jī)之原理

    兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)市場(chǎng)上的主流是變漿變速風(fēng)機(jī)，根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同又可以分為兩種：雙饋型和直驅(qū)型。雙饋型采用雙饋發(fā)電機(jī)，在轉(zhuǎn)子繞組上串入可以四象限運(yùn)行的變頻器，控制定子繞組和電網(wǎng)之間的功率流動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)對(duì)變頻器的功率要求只有系統(tǒng)總功率的1/3左右。

圖1：雙饋型變流裝置示意圖

    金風(fēng)公司的直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用永磁式發(fā)電機(jī)的形式，將電機(jī)定子繞組輸出直接連接到全功率的變流器上，由變流器將電機(jī)輸出變化的電壓/電流轉(zhuǎn)換為和接入電網(wǎng)電壓和頻率相匹配的形式。

 圖2：直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)示意圖

    為了降低電機(jī)成本，希望變流器具有能夠調(diào)節(jié)電機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)的功能，因此全功率四象限變流器就成為了直驅(qū)型風(fēng)機(jī)變流器的首選。

    2.2. 直驅(qū)型風(fēng)機(jī)之優(yōu)點(diǎn)及和雙饋機(jī)型的異同

    和雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相比，直驅(qū)型機(jī)組有如下特點(diǎn)：

    優(yōu)點(diǎn)包括：

    省略了齒輪箱，機(jī)械系統(tǒng)大為簡(jiǎn)化，機(jī)械可靠性顯著提高。

    在發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)之間采用了完全可控的全功率變流器進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換，在電網(wǎng)側(cè)能夠自由的實(shí)現(xiàn)各種功能，如低電壓穿越、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償，甚至有限的諧波補(bǔ)償能力。在接入網(wǎng)性能方面，直驅(qū)型機(jī)組具有無(wú)以倫比的優(yōu)勢(shì)。

    由于少了齒輪箱等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，且沒(méi)有附加的勵(lì)磁損耗，風(fēng)機(jī)整體效率較雙饋機(jī)組高，理論值為3%，在吉林、內(nèi)蒙多個(gè)風(fēng)況相同現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際差異則遠(yuǎn)高于此數(shù)值。

    由于沒(méi)有齒輪箱、碳刷等機(jī)構(gòu)，機(jī)組需要定期維護(hù)的器件數(shù)量大大降低，長(zhǎng)期維護(hù)成本較低。

    由于直驅(qū)發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)，使得直驅(qū)風(fēng)機(jī)在低速時(shí)切入速度小于雙饋機(jī)組，從而使整機(jī)的發(fā)電量和發(fā)電效率提高。

    缺點(diǎn)是：

    由于采用了低速電機(jī)，電機(jī)尺寸龐大，整體重量和成本較雙饋機(jī)組更高。吊裝、安裝等成本也有所上升。