用于風(fēng)電系統(tǒng)的關(guān)鍵元件
全世界使用風(fēng)能發(fā)電的系統(tǒng)數(shù)量正在增加。在2009年,全歐洲的風(fēng)電裝機(jī)容量是75GW,比2008年增加了10GW;在美國,風(fēng)電裝機(jī)容量是35GW,中國則是25GW,分別比2008年增長了10GW和14GW。在全世界范圍內(nèi),風(fēng)電裝機(jī)容量在2009年增加了38GW。全世界總計(jì)安裝了100 000臺風(fēng)輪機(jī),能滿足全球能量需求的2%。到2010年底,風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到29GW,對應(yīng)增加了12 000臺風(fēng)輪機(jī)。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/166286.htm
隨著對風(fēng)能的需求持續(xù)增長,對符合風(fēng)輪機(jī)要求的元件的需求也在相應(yīng)增加。風(fēng)輪機(jī)中的現(xiàn)代功率電子技術(shù)不僅限制了元器件數(shù)量,并要求電路能在極端溫度和振動的艱苦環(huán)境下保持20年的使用壽命。
在這篇文章中,我們將介紹用在風(fēng)輪機(jī)和電網(wǎng)中的“大”電阻和電容的功能,以及在這些應(yīng)用對器件的要求。電容的應(yīng)用包括了直流鏈、IGBT緩沖器和交流濾波器件。電阻應(yīng)用包括了在電容加壓時(shí)的限流、直流斬波、短路器觸發(fā)和電流測量。用在風(fēng)輪機(jī)控制電路中的小電容和電阻,不在本文討論范圍內(nèi)。
電阻
風(fēng)輪機(jī)中的電阻包括了預(yù)充、斬波、短路器和交流濾波電阻。預(yù)充電阻能限制浪涌電流在開關(guān)開啟時(shí)進(jìn)入直流鏈路電容。為了做到如此,該器件需要高單脈沖能量和高額定電壓。電阻的導(dǎo)抗也有助于限制浪涌電流。因此,繞線電阻是個(gè)最好的選擇。用于預(yù)充電阻的單脈沖能量通常為5J。
圖1 風(fēng)輪機(jī)中的電阻
當(dāng)斬波開關(guān)打開時(shí),斬波電阻限制了電流。斬波器通常以非常高的頻率來控制直流電壓。因此,電阻必須能耐高壓和具有高額定可重復(fù)性脈沖能量(相當(dāng)于高額定持續(xù)功率)。斬波電阻中必須有低寄生電感,因?yàn)橐ぷ髟谇Ш占墑e的高開關(guān)頻率下,這可以由薄膜技術(shù)來獲得。在小體積中獲得高額定功率的需求,由可安裝在散熱器件中的電阻來滿足。這個(gè)電阻能和斬波開關(guān)一樣被安裝在散熱系統(tǒng)中。
短路器電阻限制了電流和電壓,以防止低、高電壓通過。風(fēng)輪機(jī)應(yīng)用對該器件的要求包括了高達(dá)4MJ的能量脈沖容量,10~100mΩ的電阻,1~20mW的額定功率,最大額定電流為10~20kA,典型失效周期為200ms。
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