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據(jù)《中國(guó)風(fēng)電變流器市場(chǎng)研究報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示2010年風(fēng)能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造產(chǎn)值近400億歐元(550億美元)，而2009年同期數(shù)據(jù)為500億歐元(700億美元)。2010年風(fēng)能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的下降同風(fēng)力發(fā)電費(fèi)用下降、風(fēng)能產(chǎn)業(yè)向中國(guó)轉(zhuǎn)移有關(guān)。2010年中國(guó)成為風(fēng)能裝機(jī)容量的國(guó)家，并成為國(guó)際風(fēng)能產(chǎn)業(yè)的中心，中國(guó)在風(fēng)能市場(chǎng)比重超過(guò)50%。

在海上風(fēng)能發(fā)電方面，中國(guó)2010年在上海附近外海建立了第二個(gè)主要海上風(fēng)場(chǎng)，裝機(jī)容量達(dá)到100MW。相比中國(guó)總風(fēng)能裝機(jī)容量，海上風(fēng)能在中國(guó)依然微不足道(其新增裝機(jī)容量?jī)H占總新增裝機(jī)容量的0.5%)。在低增長(zhǎng)、中度增長(zhǎng)和高速增長(zhǎng)三種情境下，中國(guó)的風(fēng)電裝機(jī)容量將在2020年分別達(dá)到1億kW，1.5億kW和2億kW的規(guī)模。與此同時(shí)，風(fēng)電在總能源消費(fèi)中的比重將分別達(dá)到1.6%、2.5%和3.3%。

我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量的快速增長(zhǎng)為我國(guó)風(fēng)電變流器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)大動(dòng)力。2009年，我國(guó)風(fēng)電變流器的市場(chǎng)容量為60億元。其中，直驅(qū)風(fēng)機(jī)對(duì)于全功率變頻器的需求為2202MW，市場(chǎng)容量為14億元;雙饋裝機(jī)新增容量對(duì)雙饋?zhàn)兞髌鞯氖袌?chǎng)需求為11608MW，市場(chǎng)容量為46億元。2010年，直驅(qū)風(fēng)機(jī)對(duì)于全功率變流器的需求量在3230MW左右，市場(chǎng)容量約為19億元;雙饋風(fēng)機(jī)對(duì)于雙饋?zhàn)兞髌鞯男枨罅吭?770MW左右，市場(chǎng)容量約為35億元。2010年，我國(guó)風(fēng)電變流器市場(chǎng)總?cè)萘考s為55億元。

2009年，我國(guó)兆瓦級(jí)風(fēng)電變流器約為3000套，多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)的變流器主要為1.5MW級(jí)。已經(jīng)形成1.5MW產(chǎn)能的企業(yè)主要有清能華福，科諾偉業(yè)，陽(yáng)光電源，禾望電氣，南車時(shí)代等，但2010年仍然以小批量生產(chǎn)為主。從規(guī)劃產(chǎn)能來(lái)看，主要國(guó)內(nèi)企業(yè)將會(huì)在2011年形成總量4000臺(tái)以上的生產(chǎn)能力。2011年，陽(yáng)光電源、禾望電氣和南車時(shí)代各自的產(chǎn)能有望達(dá)到1000臺(tái)風(fēng)電變流器。

2015年，航天一院18所自主研發(fā)的風(fēng)電變流器完成低電壓穿越試驗(yàn)。此次低電壓穿越試驗(yàn)的成功，標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)自主掌握了風(fēng)電變流器的核心技術(shù)和關(guān)鍵算法。^[1]

變流器通過(guò)對(duì)雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行勵(lì)磁，使得雙饋發(fā)電機(jī)的定子側(cè)輸出電壓的幅值、頻率和相位與電網(wǎng)相同，并且可根據(jù)需要進(jìn)行有功和無(wú)功的獨(dú)立解耦控制。

變流器控制雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟并網(wǎng)，減小并網(wǎng)沖擊電流對(duì)電機(jī)和電網(wǎng)造成的不利影響。

變流器提供多種通信接口，如Profibus, CANopen等（可根據(jù)用戶要求擴(kuò)展），用戶可通過(guò)這些接口方便的實(shí)現(xiàn)變流器與系統(tǒng)控制器及風(fēng)場(chǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的集成控制。

變流器配電系統(tǒng)提供雷擊、過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)溫等保護(hù)功能。

變流器提供實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，用戶可以實(shí)時(shí)監(jiān)控風(fēng)機(jī)變流器運(yùn)行狀態(tài)。

變流器可根據(jù)海拔進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，可以按客戶定制實(shí)現(xiàn)低溫、高溫、防塵、防鹽霧等運(yùn)行要求。

變流器采用三相電壓型交-直-交雙向變流器技術(shù)，核心控制采用具有快速浮點(diǎn)運(yùn)算能力的“雙DSP的全數(shù)字化控制器”；在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)定子磁場(chǎng)定向矢量控制策略，電網(wǎng)側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓定向矢量控制策略；系統(tǒng)具有輸入輸出功率因數(shù)可調(diào)、自動(dòng)軟并網(wǎng)和功率點(diǎn)跟蹤控制功能。功率模塊采用高開(kāi)關(guān)頻率的IGBT功率器件，保證良好的輸出波形。這種整流逆變裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、諧波含量少等優(yōu)點(diǎn)，可以明顯地改善雙饋異步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和輸出電能質(zhì)量。這種電壓型交-直-交變流器的雙饋異步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基于風(fēng)機(jī)功率點(diǎn)跟蹤的發(fā)電機(jī)有功和無(wú)功的解耦控制，是雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的一個(gè)代表方向。

變流器工作原理框圖如所示：

變流器由主電路系統(tǒng)、配電系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)構(gòu)成。包括定子并網(wǎng)開(kāi)關(guān)、整流模塊、逆變模塊、輸入/輸出濾波器、IGBT、PLC、JCE1000-AXS電流傳感器、風(fēng)機(jī)、有源Crowbar電路、控制器、監(jiān)控界面等部件。

變流器主回路系統(tǒng)包含如下幾個(gè)基本單元：

轉(zhuǎn)子側(cè)逆變器、直流母線單元、電網(wǎng)側(cè)整流器。

原理圖如下：

配電系統(tǒng)由并網(wǎng)接觸器、主斷路器、繼電器、變壓器等組成，自身集成有并網(wǎng)控制系統(tǒng)，用戶無(wú)須再配置并網(wǎng)柜，提高了系統(tǒng)集成度，節(jié)約了機(jī)艙空間，柜中還可提供現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的220V電源。

控制系統(tǒng)由高速數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）、人機(jī)操作界面和可編程邏輯控制器（PLC）共同構(gòu)成。整個(gè)控制系統(tǒng)配備不間斷電源（UPS），便于電壓跌落時(shí)系統(tǒng)具有不間斷運(yùn)行能力。

上述各功能分配到控制柜、功率柜、并網(wǎng)柜中：

控制柜：控制柜主要對(duì)采集回的各種模擬數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析,發(fā)出控制指令,控制變流器的運(yùn)行狀態(tài)

控制柜主要由主控箱、PLC、濾波器、電源模塊等組成。

功率柜：主要負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)子滑差能量的傳遞。

功率柜主要由功率模塊、IGBT、PLC、JCE1005-FS電流傳感器、風(fēng)機(jī)、有源Crowbar等構(gòu)成。

并網(wǎng)柜：主要用于變流器與發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和電網(wǎng)連接控制、一些控制信號(hào)的采集以及二次回路的配置。

并網(wǎng)柜主要由斷路器、接觸器、信號(hào)采集元件、UPS、加熱器、信號(hào)接口部分等構(gòu)成。

變流器控制結(jié)構(gòu)框圖如下：

風(fēng)電變流器可以優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)寬風(fēng)速范圍內(nèi)的變速恒頻發(fā)電，改善風(fēng)機(jī)效率和傳輸鏈的工作狀況，減少發(fā)電機(jī)損耗，提高運(yùn)行效率，提升風(fēng)能利用率。

風(fēng)電變流器具有以下一些特點(diǎn)：

² 優(yōu)異的控制性能

² 完備的保護(hù)功能

² 良好的電網(wǎng)適應(yīng)能力

² 具備高可靠性，適應(yīng)高低溫、高海拔等惡劣地區(qū)運(yùn)行

² 模塊化設(shè)計(jì)，組合式結(jié)構(gòu)，安裝維護(hù)便捷