多脉波整流技术在风力发电中的应用

陈 杰 龚春英 陈家伟 张方华 严仰光

（南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室 南京 210016）

1 引言

变速风力发电机组因为具有风能利用效率高、机组的动态载荷小等突出的优势，成为了当前风电市场上的主流机型[1-3]。全功率型机组，如永磁直驱和半直驱机组，变速运行范围广、风能利用效率高、零电压穿越能力强、对电力系统的负面影响小，是今后的一个主要发展方向，也是当前国内外研究的热点和重点[4-6]。对于变速机组，为了实现机组转速和电网频率的解耦，需要在机组和电网之间增加功率变换器。

目前，风电机组中常用的整流器有二极管不控整流和背靠背的电压型PWM整流两种结构。前者存在发电机的输出电流谐波含量大、功率因数低、机组的转矩脉动大等缺点，多用于中小功率场合；而后者虽然发电机的输出功率因数较高，但数量众多的功率开关器件不仅增加了成本，还大大地降低了系统的可靠性。文献[7]对当前主流变速机组各部件的故障发生率和因故障导致机组停机的时间进行了研究，结果显示因变流装置等电气设备故障造成的停机时间竟高达 32.5%。可见，提高变流装置的可靠性是改善风力发电机组的可靠性、减小维护成本的关键。另一方面，我国风电领域的功率变流器仍主要依赖进口，变流器的国产化程度低。因此，研究和发展新型的功率变换器是我国风力发电面临的一个重要课题。

多脉波整流器具有结构简单、可靠性高及功率因数高等突出优点，在大功率整流和航空航天领域得到了广泛的应用[8-11]。……