在发电机和电网之间采用了完全可控的全功率变流器进行功率转换,在电网侧能够自由的实现各种功能,如低电压穿越、动态无功补偿,甚至有限的谐波补偿能力。在接入网性能方面,直驱型机组具有无以伦比的优势。
由于少了齿轮箱等传动机构,且没有附加的励磁损耗,风机整体效率较双馈机组高,理论值为3%,在吉林、内蒙多个风况相同现场的实际差异则远高于此数值。
由于没有齿轮箱、碳刷等机构,机组需要定期维护的器件数量大大降低,长期维护成本较低。
由于直驱发电机的特点,使得直驱风机在低速时切入速度小于双馈机组,从而使整机的发电量和发电效率提高。
缺点是:
由于采用了低速电机,电机尺寸庞大,整体重量和成本较双馈机组更高。吊装、安装等成本也有所上升。
由于必须使用全功率变流器,在这一个部件上的成本也要高出50%。相应的,变流器故障率也较双馈型机组更高。
目前,金风公司1.5MW直驱型机组已经在新疆、内蒙、渤海湾等多个现场运行了两年以上,其可利用率不断上升,发电量高、易于维护等优点也逐渐为各个业主所认可。
3.SWITCH变流器的原理和特点
3.1.基本参数
电机参数:
双绕组,
额定电压:690V
额定功率:1600kW
每绕组额定电流:620A
额定频率:13.7Hz
功率因数:1.0
电网参数:
额定电压:690V
额定频率:50/60Hz
额定电流:1320A
功率因数:0.95。
等效年工作时间:3500小时。
环境参数:
运行环境温度:-40~+40摄氏度
储存环境温度:-50~+50摄氏度
运行湿度:90%
3.2.拓扑结构
图3:switch变流器一次系统图
从上图中可见,SWITCH变流器主要由网侧逆变单元1U1,电机侧逆变单元2U1, 3U1和制动单元4U1组成。每个模块的设计原理均相同,在结构和关键器件选型上有所差别。这样在保证了较低成本的同时提高了生产的一致性,降低了产业化的难度。
为了保护电机绝缘,在电机侧逆变单元出口处还设置了dudt滤波器。