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　　采用電力電子技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在世界各地越來越普及。賽米控為客戶提供結(jié)合有電力電子技術(shù)的專用解決方案和技術(shù)支持。

　　風(fēng)力發(fā)電正在世界各地穩(wěn)步被采用，特別是在亞洲和美國，海上風(fēng)力發(fā)電正扮演著越來越重要的角色。但是，如果發(fā)電系統(tǒng)沒有適當(dāng)匹配的組件，的位置和高風(fēng)速是有好處的。SKiiP?智能功率模塊為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組而進(jìn)行了優(yōu)化。更重要的是，賽米控在這一領(lǐng)域中的寬廣專業(yè)知識可確保為客戶帶來廣泛的設(shè)計(jì)支持。一種集成的方法和具有靈活性的思維方式 正是這些的能力使這家供應(yīng)商得以應(yīng)付風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用中向全功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)轉(zhuǎn)移的不斷增長的需求。對于組件和應(yīng)用來說就是：更大的電流，并聯(lián)運(yùn)行以及更加有效的冷卻。

　　已裝機(jī)的具有電子控制系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中大約有80采用用逆變器控制轉(zhuǎn)子電流的雙饋異步電機(jī)。這種電機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是，它只被設(shè)計(jì)為風(fēng)力發(fā)電單元額定輸出功率的約20，因?yàn)?0的功率在定子繞組中產(chǎn)生，定子直接連接到電網(wǎng)。然而，的缺陷是滑環(huán)接觸和間接控制（系統(tǒng)）維護(hù)費(fèi)用高。在電網(wǎng)受到干擾時(shí)，需要非常大的轉(zhuǎn)子電流在困難的環(huán)境下持電網(wǎng)穩(wěn)定。

　　可再生能源不僅被用于對常規(guī)能源方式的補(bǔ)充，事實(shí)上正在取代常規(guī)能源，一個主要原因是技術(shù)的進(jìn)步。特別是在對能源需求很多的國家，近年來出現(xiàn)了35 km2大的風(fēng)力發(fā)電場。為了保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性，在電網(wǎng)電壓驟降的情況下對于無功電源和電網(wǎng)穩(wěn)定性的要求也變得越來越嚴(yán)格。基于這個原因，當(dāng)安裝新的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組時(shí)，正越來越多地使用帶有全功率轉(zhuǎn)換器的同步或異步發(fā)電機(jī)，因?yàn)樗鼈冊陔娋W(wǎng)停電時(shí)可以支撐電網(wǎng)。該轉(zhuǎn)換器直接可控，提供與50或60Hz電網(wǎng)頻率佳的同步，既可以補(bǔ)償諧波無功功率，又可以產(chǎn)生無功補(bǔ)償。此外，同步發(fā)電機(jī)可配有許多極（50），使驅(qū)動器部分的齒輪顯得多余。過去，這些齒輪是常見的故障原因。

　　各種系統(tǒng)所用的逆變器中，考慮到經(jīng)濟(jì)因素以及為了實(shí)現(xiàn)佳的效率，經(jīng)常使用額定電壓為690 V的逆變器。在通常情況下會一個由阻斷電壓為1700V 的IGBT組成的功率轉(zhuǎn)換器、用于與20kV電網(wǎng)進(jìn)行功率調(diào)整的變壓器。很少使用更為昂貴的3.3 kV模塊，因?yàn)橄到y(tǒng)需要變壓器，從而使得整個解決方案過于昂貴。

　　更大功率，更多的電力電子

　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)正被設(shè)計(jì)為覆蓋越來越大的功率范圍，雖然對于輸出功率來說位置是重要的因素。陸上風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，3MW發(fā)電機(jī)組已被證明是經(jīng)濟(jì)的，與此同時(shí)輸出功率為5MW或更高的海上風(fēng)電場則是更好的解決方案。如果兩種類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 - 雙饋異步電機(jī)和帶有全功率轉(zhuǎn)換器的同步/異步發(fā)電機(jī) - 都能夠提供相同的輸出，全功率轉(zhuǎn)換器的功率必須高出5倍。而這又意味著需要5倍的電力電子器件。但是，必須考慮到雙饋異步電機(jī)的輸出頻率低，通常只需要增大到3 3.5倍。

　　然而，電力電子技術(shù)不僅越來越普及，事實(shí)上，它們需要滿足的要求也正不斷地改變。由于雙饋異步電機(jī)中半導(dǎo)體在低溫時(shí)加熱不同，必須采取保護(hù)機(jī)制才能夠處理之。組件必須滿足的新且不斷變化的要求的進(jìn)一步原因是極端氣候條件。例如，海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)受高濕度的影響，而位于得克薩斯州的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組則暴露在高溫下。因此，使用的冷卻系統(tǒng)必須采用不同的設(shè)計(jì)。因此，基于豐富的經(jīng)驗(yàn)為各個應(yīng)用開發(fā)冷卻解決方案是重要的。

　　圖1：取決于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的預(yù)定位置存在不同的氣候條件。例如，中國和蒙古的極端氣候條件在溫度和相對濕度方面是有些矛盾的，這就是為什么這里使用的電力電子系統(tǒng)都必須經(jīng)過調(diào)整，以滿足這些非常要求。

　　解決常見問題的正確知識

　　逆變器效率在98-99之間。一個6MW的全功率轉(zhuǎn)換器將因此損失約100kW。在冷卻方面，這些緊湊型系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量被證明是電子元件的主要問題。如果冷卻劑太冷，這將導(dǎo)致凝結(jié)，以至于在散熱器上形成冷卻劑凝結(jié)。這是必須加以考慮的，特別是在高濕度地區(qū)。

　　另一項(xiàng)挑戰(zhàn)是巨大電流換向時(shí)產(chǎn)生的過壓。由于為500A或者更高電流而設(shè)計(jì)的模塊的已經(jīng)向一個相對大的空間擴(kuò)展，它們的雜散電感是不容忽視的。為了對付這兩個問題，不僅需要一個智能的、考慮周全的冷卻概念，還需要佳的直流環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)。需要能夠幫助充分利用風(fēng)力發(fā)電的專業(yè)知識、經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)過優(yōu)化的專用模塊，以確保只需付出少的努力來滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)營者的需求。

　　截止2009年底，安裝的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組總輸出功率為122GW，其中57GW采用了賽米控開發(fā)的方案。但是，作為電力電子市場者多年以來所建立的豐富風(fēng)力發(fā)電經(jīng)驗(yàn)并沒有止步于單純提供IPM模塊供應(yīng)上。事實(shí)上，賽米控還積極參與新風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)，此時(shí)公司的經(jīng)驗(yàn)和協(xié)同效應(yīng)顯得非常有用。提供系統(tǒng)保護(hù)領(lǐng)域的咨詢服務(wù)，如過流或過壓保護(hù)，也是賽米控服務(wù)組合的重要組成部分。賽米控公司還生產(chǎn)逆變器子系統(tǒng)，這就是為什么風(fēng)力發(fā)電機(jī)組模塊的在個別元件尺寸領(lǐng)域具有相當(dāng)?shù)膶I(yè)知識。這個專業(yè)知識對逆變器制造商來說是重要的，因?yàn)橛兄谒麄冞m當(dāng)?shù)嘏渲弥绷髂妇€電路，以確保不僅符合應(yīng)用規(guī)范，而且也實(shí)現(xiàn)使用壽命的延長。

圖2：海上風(fēng)力發(fā)電所產(chǎn)生的1.471 MW電能中有88 (據(jù) 2008) 使用的是SKiiP模塊。

(來源：http://www.renewableenergyworld.com)

　　設(shè)計(jì)和封裝技術(shù)的改進(jìn)

　　不同的位置意味著不同的要求和問題。這一點(diǎn)賽米控是非常了解的，并已將其作為IPM改進(jìn)中需要考慮的因素。SKiiP?系列目前已經(jīng)是第四代產(chǎn)品了。緊湊型設(shè)計(jì)中高可靠性和使用壽命長是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的首要任務(wù)，特別是因?yàn)橄到y(tǒng)維護(hù)費(fèi)用昂貴且復(fù)雜，會導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失，因?yàn)橥C(jī)時(shí)無法產(chǎn)生電能從而沒有收益。WPU 20年的短使用壽命歸結(jié)于SKiiP?模塊及其可靠的高品質(zhì)封裝技術(shù)。這是一個重要的優(yōu)點(diǎn)，特別是考慮到海上風(fēng)電場增加這一趨勢。

圖3：SKiiP4，所有緊湊型設(shè)計(jì)中可靠性高，使用壽命延長

　　得益于絕緣基板（DCB）上優(yōu)化的芯片分布、低電感模塊設(shè)計(jì)以及對稱的電流分布，SKiiP模塊的功率密度約為競爭對手產(chǎn)品的20倍。所有SKiiP模塊都以一個單元的形式提供，包括散熱器，電力電子和柵極驅(qū)動器。有兩個標(biāo)準(zhǔn)散熱器可供客戶選擇，或者選擇一個定制開發(fā)的散熱器方案。

圖4：與標(biāo)準(zhǔn)帶基板鉛焊模塊相比，SKiiP4 IPM擁有7.5倍的溫度循環(huán)能力。

　　增長和全功率轉(zhuǎn)換器是主要趨勢

　　采用電力電子技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)在世界各地越來越普及。例如，中國和美國大量依靠風(fēng)力發(fā)電以滿足日益增長的能源需求。在提供有吸引力的能源補(bǔ)貼計(jì)劃的國家中，可以看出風(fēng)力發(fā)電機(jī)組數(shù)量明顯增加。

　　另一個明顯的趨勢是擺脫雙饋異步電機(jī)，轉(zhuǎn)向全功率轉(zhuǎn)換器，因?yàn)楹笳吒菀鬃屵\(yùn)營者的要求得到滿足，電網(wǎng)質(zhì)量得到提高。

　　賽米控充分認(rèn)識到這些挑戰(zhàn)和需求，在風(fēng)電行業(yè)擁有多年的經(jīng)驗(yàn)。電力電子市場的者賽米控生產(chǎn)用于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的電力電子產(chǎn)品，設(shè)計(jì)和制造自己的產(chǎn)品，并為客戶提供開發(fā)支持。20年來，賽米控因其與的風(fēng)力發(fā)電機(jī)制造商合作促進(jìn)了所有重要的協(xié)同作用。賽米控在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域發(fā)揮了關(guān)鍵作用，將來也將繼續(xù)如此。

　　無論是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組數(shù)量的增長以及轉(zhuǎn)向全尺寸轉(zhuǎn)換器趨勢使得對電力電子產(chǎn)品需求增加。憑借其創(chuàng)新的產(chǎn)品，賽米控認(rèn)為自己已準(zhǔn)備好應(yīng)對由此而產(chǎn)生的新挑戰(zhàn)，在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中的制定新標(biāo)準(zhǔn)。