图1:英飞凌工业功率器件市场经理陈子颖说:“现代逆变器本身就是可并网的,因此不再需要同步器和晶闸管。”
由于风电场一般都建于自然环境极其恶劣的野外,为尽可能地降低维护成本,通常对系统可靠性要求非常高。一般来说,位于最前端的风力涡轮机是影响系统可靠性的最关键设备,它的电机控制系统必须在任何风力情况下保持匀速转动和自动根据风向调整叶片的方位,而且要在风雨雷电沙尘的各种气候条件下长时间保持正常工作状态。目前丹麦的 Vestas 公司是世界风机市场的领先供应商。
整流器用于将风力涡轮机发出的交流电转换成直流电,以尽可能地降低电能在传输过程中的损失。在靠近电网端,逆变器再将整流器过来的直流电能转变成电网采用的正弦电波,然后通过晶闸管和同步器确保生成的交流电与电网同步并将此正弦波交流电并到电网上。
逆变器通常由 IGBT 模块、续流二极管、IGBT 栅极驱动器、驱动保护、滤波电容、散热器、隔离器和MCU构成。目前中.国能提供逆变器整机的主要供应商有:深圳安德森电子、上海力友电气、北京绿洲协力新能源、北京怡蔚、广州邮科电源和上海正川。
大功率风电应用要求能承受上千安培电流和几千伏高压的大功率IGBT器件或模块,而且要求它们必须具备很高的可靠性,目前能提供这类产品的供应商并不多,主要有:IXYS、Infineon、ST、BYD 和富士电机。
防雷装置一般为防过压冲击的气体放电管( GDT )、晶闸管、TVS 二极管或金属氧化物变阻器 (MOV ),以及防过流冲击的可恢复 PolySwitch 器件或一次性熔断器。目前市场上主要的防雷器件供应商有:Tyco 电子、Littelfuse、ST 和君耀电子。
在逆变器和电网之间一般都需要加变压器,因为电网电压一般高达几万伏,这么高的电压逆变器是做不到的,因此需要大型变压器进行升压。
对于由几百台风机组成的大型风力发电场来说,风场的信息化管理和风机远程监控必不可少。在这样的系统中需要对现场运行设备进行实时监视和控制,以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节、以及各类信号报警等各项功能。一般来说,各种采集信号及控制信号通过工业以太网和现场总线汇集到工控机中(如研华工控机UNO-2170),然后再通过另外一个以太网口将数据传送到风能检测服务器当中。工控机充当数据网关的作用。