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电力电子学在风力发电中的应用

导读: 整个系统是通过一台控制器及其pwm信号控制的。所有三相逆变器—基本单元—连接到一个普通直流环节电压。对于每个基本单元驱动器,采用驱动器并联板实现并联。

1 不同阻断电压的igbt之间的效率对比

  igbt在电力电子中使用的非常广泛。如今,有各种电压等级的igbt——广泛用于工业应用的1200v和1700vigbt以及3.3kv、4.5kv和6.5kv的中压igbt。那么哪种电压等级最适合大功率应用呢?当上述igbt被放置在可用的最大外壳中以得到逆变器时,可找到这个问题的答案。当然,模拟在最优工作条件可得到的可用功率更简单。

  将上述igbt封装在宽度为190mm的最大标准外壳ihm中,如果定义了最佳工作条件——vdc直流运行环节电压,vac交流输出电压、3.6 khz的载波开关频率并在尽可能好的冷却条件下,如附表所示。图1的计算结果显示了不同igbt的可用功率。

  结果显示,采用3.3 kv、1200 a单模块可获得的最大功率约为采用1.7 kv、2400 a igbt所获得功率的一半。

  与相比之下,6.5 kv、600 a igbt模块所提供的功率仅为1700 v igbt的四分之一。

  产生如此令人惊讶的结果的原因是igbt模块的损耗。如果计算这三个变换器的效率,可以看到损耗比为1:2:4,如图2所示。

  对于这个对比,使用了相同的载波开关频率,fsw =3.6khz。这使得有机会设计滤波器相对较小的逆变器。使用不同的载波开关频率做对比,将导致所用的输出正弦滤波器不同。基于上述种种原因,可以看出,采用1700v igbt的应用实现了最大效率,1700 v igbt是一款具有非常合理单位模块价格的标准工业产品。

  附表 运行在fsw=3.6khz 、cos=0.9 且冷却条件和模块尺寸相同情况下的三相igbt逆变器

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