风电变流器
2024年风电变流器市场分析现状
风电变流器市场分析现状引言风电变流器作为风力发电系统中的重要组成部分，扮演着将风能转化为电能并传输到电网的关键角色。
近年来，随着全球对可再生能源的需求不断增加，风电变流器市场呈现出稳步增长的趋势。
本文将对风电变流器市场的现状进行详细分析。
市场规模根据市场研究数据显示，风电变流器市场规模逐年扩大。
据统计，2019年全球风电变流器市场规模达到XX亿美元，预计到2025年将进一步增至XX亿美元。
市场规模的增长主要受到可再生能源政策的推动以及风力发电技术的不断进步所驱动。
市场竞争格局风电变流器市场竞争激烈，主要企业包括ABB、西门子、GE等。
这些企业凭借其技术实力和市场占有率，在全球范围内占据绝对优势。
市场竞争格局呈现出少数大企业垄断的状态，中小型企业面临较大的竞争压力。
技术趋势随着技术的不断创新，风电变流器在以下几个方面呈现出明显的技术趋势：1.提高功率密度：风电变流器的功率密度不断提高，可以实现更高的转换效率和更小的体积。
2.增强智能化：通过引入智能控制算法和通信技术，风电变流器具备自适应、故障诊断等功能，提高了整个系统的稳定性和可靠性。
3.提高可靠性：通过采用更高质量的电子元器件和可靠性设计，风电变流器的可靠性得到显著提升，减少了故障和维护成本。
市场驱动因素风电变流器市场的增长主要受到以下几个市场驱动因素的推动：1.政策支持：各国政府对可再生能源的支持政策不断加大，鼓励风力发电的发展，进一步推动了风电变流器市场的增长。
2.环境压力：全球环境问题日益突出，减少碳排放已成为各国共同追求的目标。
风力发电作为清洁能源之一，受到了广泛关注，从而推动了风电变流器市场的需求增长。
3.技术进步：风力发电技术不断创新，风电变流器作为核心装置也不断提升性能，增加了市场需求。
市场挑战尽管风电变流器市场前景广阔，但仍面临一些挑战。
1.价格压力：市场竞争激烈，大企业通过规模效益和供应链优势降低产品价格，给中小型企业带来了价格压力。
风电变流器常见故障原因及解决策略
风电变流器常见故障原因及解决策略风电变流器是风力发电系统中的核心部件之一，它的主要作用是将风机产生的交流电转换为直流电，并通过逆变器将直流电转换为交流电。
由于其复杂的电路结构和高负载运行环境，常常会出现各种故障。
本文将就风电变流器常见的故障原因及解决策略进行详细介绍。
一、过电流故障过电流故障是风电变流器中最常见的故障之一。
原因可能包括电网故障、变流器内部故障、风机输出功率异常等。
解决策略主要是通过检查电网状态和变流器内部电路，进行故障排查和修复，确保电流在安全范围内。
二、过电压故障过电压故障是由于电网电压突然升高或电网短路引起的。
解决策略包括增加电压监测装置，确保电压在安全范围内；合理设置电压保护参数，及时切断电网连接，防止过电压对变流器和风机的损坏。
三、温度过高故障温度过高故障是由于变流器内部元器件长时间工作产生过热而引起的。
解决策略主要是通过加强散热措施，如增加散热片、设置风扇等，提高变流器的散热效果；同时合理设置温度保护参数，及时降低功率输出，以防止温度进一步升高。
四、电网同步故障电网同步故障是指由于电网频率突变或电网短路导致的电网与变流器输出电压不同步。
解决策略包括增加电网频率监测装置，及时检测电网频率变化；合理设置频率保护参数，及时切断电网连接，防止不同步对变流器和风机的损坏。
五、继电器故障继电器故障是由于继电器元件老化或接触不良而引起的。
解决策略主要是定期检查和维护继电器元件，及时更换老化的继电器，保证其正常工作。
六、通信故障通信故障是由于变流器与监控系统之间的通信链路中断或数据传输异常而引起的。
解决策略包括检查通信线路的连接情况，确保连接稳定可靠；检查通信协议设置和参数配置，确保数据传输正常。
七、电容故障电容故障是由于变流器内部电容老化或损坏而引起的。
解决策略主要是定期检查和维护变流器内部电容，及时更换老化或损坏的电容，确保其正常工作。
总结：风电变流器常见故障的原因多种多样，解决策略也因故障类型而异。
风电系统PWM并网变流器
第二章风电系统PWM并网变流器2.1直驱风力发电变流系统概述直驱型风力发电机组需要做全功率的变流器变换"其交/直整流既可以采用IGBTPWM整流器,也可以采用二极管不控整流与升压斩波"后者使用的大功率IGBT开关管少,因而性价比更高"本文研究的MW 级风力发电变流系统采用二极管不控整流,升压斩波与两重并网逆变器的功率变换拓扑结构"通过控制升压斩波器的输入电流以控制有功功率,调节无功则通过控制作为电网接口的电压型PWM变流器"系统变流部分拓扑如图2一1所示"图2一1直驱风力发电变流系统拓扑结构发电机采用多极永磁同步电机"发.出的交流电的电压幅值与频率随风速的变化而改变"经电容滤波后,六相二极管桥式整流器将幅值与频率变化的交流电变换为直流"不控整流输出的卜直流电压往往不能达到网侧逆变(PWM变换)对直流侧电压的要求,需要升压斩波器提高直流侧电压"三相电压型PWM变流器将直流电逆变为电压幅值和频率恒定的交流电馈入电网"图2一1所示的网侧逆变器采用特殊的直流侧中点接地的拓扑结构"另外在升压斩波与网侧逆变器中间有制动单元"一旦电网电压跌落,制动单元IGBT导通,电阻消耗能量,从而减小并网电流"网侧采用LCL滤波技术可以有效地滤除PWM变换中产生的高频谐波"系统结构具有以下特点:1.电机采用多极永磁同步结构:实现了电机的低速运转,无齿轮箱:不需励磁,无滑环和电刷;大大减少了系统的机械维护成本"2.电机与整流桥均采用六相结构,可减小电压脉动并降低对直流侧滤波电容量的要求"3.升压斩波器和并网逆变器采用并联多重化结构,一方面分担电流;另一方面采用合理的调制模式可以有效地抑制高频谐波"4.PWM变流器直流侧中点接地使三相电流独立控制,且对多重化结构能抑制环流,同时由于对直流电压中点的箱位降低了对直流母线绝缘性能的要求;而将直流电压分为两个独立变量,在控制上必须增加一个直流电压控制环或直流电压补偿器,加大了控制难度,且由于中线的连接,引入了零序电流"5.斩波器输出之后加入了制动单元"当电网电压突然跌落时,由于风轮机的机械惯性,传递功率不变而使并网电流突增"此时使制动单元IGBT导通,旁路PWM变流器,电阻能耗制动,降低并网电流"待电网电压恢复后再断开制动单元开关管,系统正常运行"6.PWM变流器网侧采用LCL滤波,实现了风电变流系统与电网的隔离:既滤除PWM变换的高频谐波,又滤除电网尖峰信号对功率变换系统的干扰"变流系统控制主要针对斩波器和逆变器"斩波器通过调节输入电流控制系统传输的有功功率"因为斩波器输出侧直流电压由PWM变流器控制恒定,所以控制输入电流时,调节IGBT开关管的占空比即控制了升压斩波器的输出电流,进而控制输入风能的功率"对变速恒频系统,斩波器输入电压会随风速的变化而改变"为了控制系统的有功功率,其输入电流指令也必然会相应的改变"所以快速的动态跟随性是斩波器的重要指标"网侧逆变器有两个控制要求,其一要求控制直流侧电压恒定,其二要求控制并网输出电流谐波畸变(THD)小,且保持单位功率因数(unitypowerfactor),以控制系统无功功率为零"当然在必要的情况下,也应可以向电网发出需要的感性无功或容性无功"而网侧逆变器由于与风轮机和同步发电机隔离,其主要控制目标是保持良好的抗扰性能"当然在系统指令改变时,PWM变流器也应具有快速的动态响应"2.2PwM变流器的分类及其拓扑从电力电子技术的发展来看,变流器较早应用的一种形式就是AC 心C变换装置,即整流器"它的发展经历了由不控整流器(二极管整流)!相控整流器(采用半控开关器件,如晶闸管)到PwM整流器(采用全控开关器件,如IGBT)的发展历程"传统的相控整流器,应用的时间较长,技术也较为成熟,但存在以下问题:图2一1直驱风力发电变流系统拓扑结构发电机采用多极永磁同步电机"发.出的交流电的电压幅值与频率随风速的变化而改变"经电容滤波后,六相二极管桥式整流器将幅值与频率变化的交流电变换为直流"不控整流输出的卜直流电压往往不能达到网侧逆变(PWM变换)对直流侧电压的要求,需要升压斩波器提高直流侧电压"三相电压型PWM变流器将直流电逆变为电压幅值和频率恒定的交流电馈入电网"图2一1所示的网侧逆变器采用特殊的直流侧中点接地的拓扑结构"另外在升压斩波与网侧逆变器中间有制动单元"一旦电网电压跌落,制动单元IGBT导通,电阻消耗能量,从而减小并网电流"网侧采用LCL滤波技术可以有效地滤除PWM 变换中产生的高频谐波"并网变流器作用(l)晶闸管换相引起网侧电压波形畸变;(2)网侧谐波电流对电网产生谐波污染;(3)深控时功率因数很低;(4)闭环控制时动态响应慢;虽然二极管整流器改善了网侧功率因数,但是仍会产生网侧谐波电流而污染电网,另外二极管整流的不足还在于直流侧电压的稳定性差"针对上述不足,PWM整流器已对传统的相控及二极管整流器进行了全面改进"其关键性的改进在于用全控型功率开关管取代了半控型功率开关管或二极管,以PWM斩控整流取代了相控整流或不控整流,功能上也已经远远超过了最初的整流,所以名称也渐渐演变成变流器"PWM变流器可以取得以下优良性能:(l)网侧电流近似正弦波;(2)网侧功率因数控制(如单位功率因数控制);(3)电能双向传输;(4)较快的动态响应;(5)可进行并网逆变;目前已设计出多种的PWM变流器,电压型和电流型是最基本的分类方法"这两种类型的PWM变流器无论是在主电路结构!PWM信号发生以及控制策略等方面均有着各自的特点,并且两者存在着电路上的对偶性"电压型的PWM变流器研究和应用较多,因此本文主要介绍电压型PWM变流器(VSR)"1.单相半桥!全桥VSR拓扑图2一2分别示出了vsR单相半桥和单相全桥主电路拓扑结构I.4>"两者交流侧具有相同的电路结构,其中交流侧电感主要用以滤除网侧电流谐波"由图2一2(a)可看出,单相半桥VSR拓扑只有一个桥臂采用了功率开关,另一桥臂则由两电容串联组成,同时串联电容又兼作直流侧储能电容;单相全桥VSR拓扑结构则如图2一2(b)所示,它采用了具有4个功率开关的/H0桥结构"值得注意的是:电压型PWM 变流器主电路功率开关必须反并联一个续流二极管以缓冲PWM过程中的无功电能"比较两者,显然半桥电路具有较简单的主电路结构,!1.功率开关数只有全桥电路的一半,因而造价相对较低,常用于低成本!小功率应用场合"进一步研究表明,在相同的交流侧电路参数条件下,要使单相半桥VSR以及单相全桥VSR获得同样的交流侧电流控制特性,半桥电路直流电压应是全桥电路直流电压的两倍,因此单相半桥VSR 的直流侧电压利用率低,功率开关管耐压要求相对提高,另外,为使半桥电路中电容中点电位基本不变,还需引入电容均压控制,可见单相半桥VSR的控制相对复杂"2.三相桥式VSR拓扑结构图2-3为三相桥式VSR拓扑结构，其交流侧采用三相对称的无中线连接方式，采用6个功率开关管，这是一种最常用的三相电压型PWM整流器，广泛应用于电力系统的有源滤波和谐波补偿，以及作为大功率拖动设备的前端整流。
风电变流器常见故障原因及解决策略
风电变流器常见故障原因及解决策略1. 引言随着全球经济的发展，对环境保护的需求也越来越高。
风力发电作为一种可再生能源，在近年来得到了越来越广泛的应用。
风电变流器是风力发电装置中最为关键的部件之一，它将风轮机输出的交流电信号变换成适合于电网连接的直流电信号。
然而，在打开风电场监测页面时，你会发现风电变流器产生了多种不同的故障，如电流过载、电压过高、温度过高等等。
这时就需要专业的维修人员进行处理和维修。
2. 风电变流器常见的故障原因2.1 电流过载风电变流器的功率一般比风轮机的功率高得多。
如果出现问题，就会出现电流过大的情况，从而导致变流器的过热和继电器的跳闸。
电流过载的原因主要有以下几种：2.1.1 风轮机转速过高如果风轮机转速过高，就会导致过多的电压和电流，给风电变流器造成压力，从而导致电流过载。
这种情况通常在风场中断电或者风速突然增强时发生。
2.1.2 变电站电压过高或过低由于变电站的电压过高或过低导致风电变流器的输出电流过大，从而导致电流过载。
2.1.3 电缆插头接触不良电缆插头接触不良也是导致电流过载的一种常见原因。
在运行时，可能会出现电缆插头松动的情况，从而导致电流过载。
2.2 温度过高风电变流器在长时间运行中，会产生很多热量，如果风电变流器的散热设计不良，就会造成散热不良，导致温度过高，引起变流器故障。
温度过高的原因主要有以下几种：2.2.1 环境温度过高在环境温度过高的情况下，变流器硅的温度会上升，可能会造成关键部件损坏，从而导致变流器故障。
2.2.2 内部机件设计不良如果风电变流器内部机件的散热设计不良，就会导致温度过高、内部损坏，从而引起故障。
2.2.3 风机冲击风量不足在风力不足或风机冲击风量不足时，风电变流器的半导体器件负载过小，从而导致散热不当，发生温度过高的情况。
2.3 电压过高、过低如果风电变流器的电压过高或过低，就会引起变流器故障，导致风力发电停机。
风电变流器的电压过高或过低的原因主要有以下几种：2.3.1 电网电压波动在电网电压波动的情况下，变流器的电压波动范围很大，如果变流器不能识别电压波动并及时调整，就会出现电压过高或过低的情况。
直驱风电变流器的工作原理
直驱风电变流器的工作原理一、直驱风电发电原理直驱风电系统是指由风轮机直接驱动发电机，不经过齿轮箱来提高转速的方案。
直驱发电机输出低速高扭矩的电能，而关闭通电断形成二极管电流，将正常工作的发电机驱动其转子。
由于转子是由稳态转速，可有效增大电磁磁场的产生。
本原理满足了直驱机的工作要求，可行性强，“零回馈”再次验证了直驱机传动的理论合理性。
二、直驱风电变流器的功能直驱风力发电系统旨在将风轮机产生的机械能转换为电能，并将其接入电网。
而直驱风电变流器则扮演了转换风轮机产生的交流电能为直流电能的角色，并且将其接入电网的关键角色。
直驱风电变流器的功能可以归纳为以下几个方面：1. 将风轮机产生的交流电能转换为直流电能2. 控制变流系统，使其在不同风速下工作可靠3. 与电网连接，将直流电能转换为电网所需的交流电能4. 监测和保护系统，确保变流器的正常运行和安全在接下来的部分，我们将分别详细介绍这些功能的工作原理和相关知识。
三、直驱风电变流器的工作原理1. 将风轮机产生的交流电能转换为直流电能风轮机产生的交流电能需要被转换为直流电能，这样才能被更高效地转换为电网所需的交流电能。
直驱风电变流器的核心部件之一就是整流器，它的作用是将交流电能转换为直流电能。
整流器由多个晶闸管或者二极管构成，通过适当的控制晶闸管的导通角度和时间，可以将风轮机产生的交流电能进行整流。
这样就可以得到稳定的直流电能，为后续的电能转换做好准备。
2. 控制变流系统，使其在不同风速下工作可靠直驱风电变流器需要根据风速的变化来调节输出的电能，以保证系统的稳定运行并获得最大的发电效率。
变流系统一般由PWM（Pulse Width Modulation）控制技术控制，通过控制开关管的导通时间和频率来调整输出电压和频率。
当风速较小时，需要较低的电压和频率来保证系统的正常运行；而当风速较大时，则需要较高的电压和频率来提高发电效率。
变流系统通过PWM技术可以精确控制输出电能，使其能够适应不同风速下的工作需求。
风电机组变流器介绍
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二、变流器运行维护-1/3
2.4 防雷与接地
1. 检查防雷器表面是否有烧灼的痕迹。 2. 检查防雷器的连接导线是否有绝缘破损、热熔及烧灼的
痕迹 3. 检查防雷器的接线端子是否松动 4. 上电后，观察防雷器运行指示灯是否点亮。 5. 检查各接地铜排与线缆连接有无松动。确保接地阻值在
✓ 索引：当前的故障数据组，目前一共25组； ✓ Bit0~7：相应的故障标志位；0—无故障，1—有故障； ✓ 目前一共有：25*8=200个故障； ✓ 故障上传的最长延时时间为：25*20ms=500ms
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一、变流器概述-1/3
1.4 故障系统
举例：#1单元故障字1：变流器故障、安全链断开
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一、变流器概述-1/3
1.1 变流器结构
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一、变流器概述-1/3
1.2 变流器网络拓扑图
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一、变流器概述-1/3
1.2.1 变流器PLC控制
3G1 : 220VAC~24VDC PS电源 3U1 : CPU317-2DP 3U2 : CP 343-1 8U1 : DI32XDC24V 8U2 : D016XRel.AC120V/230V 8U3 : AI8X12Bit
测、开关量信号监测、保护信号输出
✓ MCU实现与DSP数据交互、数据存储、开关量信号监测保护信号输
出、MCU之间的通讯、与主控系统的通讯
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一、变流器概述-1/3
1.3 后台监控系统
✓ 故障文件、故障数据
✓ 调试、监控控制器
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一、变流器概述-1/3
1.4 故障系统
直驱风电变流器的工作原理及作用
直驱风电变流器是将风机转子直接驱动发电机时所使用的电力转换设备。
它的主要作用是将由直流发电机输出的电能，通过转换成交流电，再通过升压、电网同步等控制处理，最终将可用风能输入到电网中。
以下是直驱风电变流器的工作原理及作用：
1. 工作原理：直流电源输入变流器，通过控制系统分别控制功率器件的开关状况，将输入的直流电源转换成交流电源输出给电网。
具体的转换方式通常有多种，其中一种常用的方式是采用三相桥式单元，将输入的直流电源通过H 桥模块转换成交流电源。
2. 直驱风机的工作方式：直驱风电变流器一般用于直驱风机的发电模式，即将风机的转子直接驱动发电机，消除了传统齿轮传动过程中的损失和振动，提高了风电发电的效率和稳定性。
3. 控制系统：直驱风电变流器的控制系统通常包括电源模块、驱动模块、信号调节模块和保护控制模块等。
控制系统需要精确地控制电压、电流和频率等参数，以保证变流器的稳定性和运行正常。
4. 作用：直驱风电变流器的作用是将风机出力的直流电转换成交流电，并连接到电网。
其中，升压、电网同步及逆变等控制处理是直驱风电变流器的核心所在。
具体地，升压处理将输出交流电压提高到适合电网连接的电压，电网同步处理保证输出电力与电网相同相位，逆变处理则是将输出交流电变成电网要求的正弦波形式。
需要注意的是，直驱风电变流器的设计和工作原理与其他类型的风电变流器有所区别。
在实际应用中，需要根据具体的风机特性和电网情况，选择合适的变流器类型及具体参数进行设计和调试，以保证其正常运行和高效输出适合电网的电能。
正式启动风电变流器安全操作及保养规程
正式启动风电变流器安全操作及保养规程1. 引言风电变流器作为风力发电系统中不可或缺的组成部分，承担着将风能转化为电能的重要任务。
为确保风电系统的正常运行，提高安全性和延长设备寿命，制定了本安全操作及保养规程。
2. 安全操作规程风电变流器的安全操作至关重要，下面是一些必须遵守的规程：2.1 工作前准备在操作风电变流器之前，必须确保以下安全措施已经采取：•确保工作区域清洁整齐，无杂物；•确保所有工作人员都受过相关培训，并且理解操作流程和注意事项；•保持设备的良好状态，确保设备工作正常。
2.2 个人安全在操作风电变流器时，必须注意个人安全，采取以下措施：•穿戴合适的个人防护装备，包括安全帽、护目镜、防护服等；•注意动作是否正确，避免不必要的身体接触；•遵循安全操作程序，切勿擅自修改设备设置；•禁止在运行时触摸设备内部部件；•禁止在设备运行时进入受限区域。
2.3 操作程序在操作风电变流器时，需遵循以下程序：1.先进行设备预检，确保各部件完好无损；2.打开变流器电源，等待设备启动；3.进一步检查设备运行状态，并确保运行参数符合要求；4.在运行过程中，定期监测各种数据指标，如转速、温度、电流等；5.如发现异常情况，立即停止设备运行，并通知维修人员进行排查和维修。
2.4 紧急情况处理在出现紧急情况时，必须立即采取相应措施：•如发生火灾，立即切断电源，并使用灭火器进行灭火；•如发生短路或电气故障，立即切断电源，并通知电气维修人员进行修复；•如设备发生严重故障，影响安全运行，应及时通知主管部门，并采取相应的紧急救援措施。
3. 保养规程为保证风电变流器的正常运行和延长设备寿命，制定以下保养规程：3.1 定期检查定期检查是保养风电变流器的重要环节，包括以下内容：•检查设备外部是否有杂物积聚；•检查设备散热系统是否正常运行；•检查设备电缆连接是否松动；•检查设备紧固件是否处于正常状态。
3.2 清洁保养风电变流器的清洁保养应该定期进行，包括以下步骤：•使用干净的布或纸巾擦拭设备外壳；•使用压缩气体清洁设备内部的灰尘和杂物。
风电变流器常见故障原因及解决策略
风电变流器常见故障原因及解决策略风电变流器是风力发电系统中的关键设备之一，其负责将风能转化为电能并输送到电网中。
然而，由于长期运行、环境变化、设备老化等原因，风电变流器也会发生一些常见故障，需要及时排除。
本文将介绍风电变流器常见故障原因及解决策略。
一、过电压故障
过电压故障是指风电变流器输入端或输出端电压超过了设定值，导致设备保护动作。
过电压故障的原因可能包括：电网故障、风力发电机运行不正常、电容器老化等。
解决过电压故障的策略包括：加强对电网的监控、更换故障的电容器等。
二、过流故障
过流故障是指风电变流器输出端电流超过了设定值，导致设备保护动作。
过流故障的原因可能包括：电网故障、风力发电机运行不正常、电路故障等。
解决过流故障的策略包括：加强对电网和风力发电机的监控、检查和修复电路故障等。
三、温度故障
温度故障是指风电变流器温度过高或过低，导致设备保护动作。
温度故障的原因可能包括：环境温度变化、散热不良等。
解决温度故障的策略包括：加强对风电变流器的散热设计、检查和清理散热器等。
四、通讯故障
通讯故障是指风电变流器与其他设备之间通讯异常，导致设备
保护动作。
通讯故障的原因可能包括：通讯线路故障、通讯协议不兼容等。
解决通讯故障的策略包括：检查和修复通讯线路、升级通讯协议等。
总之，风电变流器的故障排查需要综合考虑设备本身及其周围环境的因素，及时采取针对性的解决策略，以确保风电发电系统的正常运行和稳定发电。
风电变流器
技术特征
风电变流器可以优化风力发电系统的运行，实现宽风速范围内的变速恒频发电，改善风机效率和传输链的工 作状况，减少发电机损耗，提高运行效率，提升风能利用率。
风电变流器具有以下一些特点： 优异的控制性能 完备的保护功能 良好的电适应能力 具备高可靠性，适应高低温、高海拔等恶劣地区运行 模块化设计，组合式结构，安装维护便捷
基本原理
变流器采用三相电压型交-直-交双向变流器技术，核心控制采用具有快速浮点运算能力的“双DSP的全数字 化控制器”；在发电机的转子侧变流器实现定子磁场定向矢量控制策略，电侧变流器实现电电压定向矢量控制策 略；系统具有输入输出功率因数可调、自动软并和最大功率点跟踪控制功能。功率模块采用高开关频率的IGBT功 率器件，保证良好的输出波形。这种整流逆变装置具有结构简单、谐波含量少等优点，可以明显地改善双馈异步 发电机的运行状态和输出电能质量。这种电压型交-直-交变流器的双馈异步发电机励磁控制系统，实现了基于风 机最大功率点跟踪的发电机有功和无功的解耦控制，是双馈异步风力发电机组的一个代表方向。
我国风电装机容量的快速增长为我国风电变流器产业的发展提供了强大动力。2009年，我国风电变流器的市 场容量为60亿元。其中，直驱风机对于全功率变频器的需求为2202MW，市场容量为14亿元;双馈装机新增容量对 双馈变流器的市场需求为MW，市场容量为46亿元。2010年，直驱风机对于全功率变流器的需求量在3230MW左右， 市场容量约为19亿元;双馈风机对于双馈变流器的需求量在9770MW左右，市场容量约为35亿元。2010年，我国风 电变流器市场总容量约为55亿元。
风电变流器
励磁装置
01 发展
03 基本原理 05 技术特征
目录
02 功能 04 系统构成
风力发电机变流器工作原理
风力发电机变流器工作原理
风力发电机变流器的工作原理基于电力电子技术，其核心部件是绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。
风力发电机产生的电能是交流电，其频率和电压都不稳定，无法直接输送到电网中。
因此，需要将其转换为直流电，再通过逆变器将其转换为稳定的交流电，才能输送到电网中。
这就是风电变流器的主要工作原理。
风电变流器的工作流程如下：首先，风力发电机产生的交流电经过变压器降压，然后通过整流桥将其转换为直流电。
接着，直流电经过滤波电容器进行滤波，去除掉直流电中的脉动成分，使其变得更加稳定。
然后，直流电经过逆变器，通过PWM（脉宽调制）技术将其转换为稳定的交流电，并将其输送到电网中。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅相关书籍或咨询专业人士。
风电变流器工作原理
风电变流器工作原理
1风电变流器概述
风电变流器是将风力发电机产生的交流电信号转换为具有稳定电压、频率和波形的直流电信号输出，在实际风力发电系统中扮演着非常关键的角色。
2风电变流器的组成和工作原理
风电变流器通常由整流器、滤波器和逆变器三部分组成。
整流器将风力发电机产生的交流电转换为直流电，同时进行恒流限制，滤波器主要用来过滤掉直流电中的高谐波和噪声信号，以避免对电网的干扰。
逆变器将经过整流和滤波的直流电信号再次转换为交流电信号，使其具有符合电网要求的电压、频率和波形。
风电变流器的工作原理是：在风力发电机工作的过程中，交流电信号首先经过整流器，被转换为直流电。
经过滤波器过滤后的直流电信号进入逆变器，再次被转化为符合电网标准的交流电信号，最后被输送到电网中。
3风能发电的特点和应用
风能发电是一种非常环保、可持续的能源形式，具有资源分布广泛、环境污染少、成本低廉等优势。
在全球范围内，越来越多的国家开始大力发展风能发电产业，以应对不断增长的能源需求和环境保护的需求。
风能发电在实际应用中需要与电网进行协同，将产生的电能输送到电网中。
因此，风电变流器在风能发电领域中占据着非常关键的地位，其稳定、高效的转换能力，为风能发电的实现提供了可靠保障。
4风电变流器的发展趋势
随着科技的不断发展和创新，风电变流器的技术也在不断进步。
当前，风电变流器的主要发展趋势包括提高转换效率、减少噪声和谐波、增加可靠性和智能化等方面。
未来，风能发电将成为能源领域的一个重要组成部分，而风电变流器作为其核心装置，也将继续发挥其不可替代的作用，为全球能源领域发展做出贡献。
风电变流器的效率优化与能源损耗分析
风电变流器的效率优化与能源损耗分析1. 引言风电变流器是将风能转化为电能的关键设备之一，其在风电场中起着重要作用。
优化风电变流器的效率和降低能源损耗是提高风电场系统性能和经济性的关键。
本文将对风电变流器的效率优化和能源损耗进行详细分析，探讨如何提高系统的能效和减少能源损耗。
2. 风电变流器的工作原理风电变流器是将风能转化为电能的关键设备。
其主要工作原理是将风轮机提供的机械能通过速度调节器调整成恒定的转速，并由发电机将机械能转化为电能。
然后，通过风电变流器将发电机产生的交流电转化为直流电，并通过逆变器将直流电转换为可供电网使用的交流电。
3. 风电变流器效率的影响因素风电变流器的效率受多个因素的影响，包括变流器的设计、控制策略、元件选取、损耗分析等。
其中，以下因素对风电变流器效率有重要影响：3.1 变流器设计变流器的设计是影响风电变流器效率的关键因素之一。
设计中涉及到的参数有直流输入电压、输出电压、输出功率等。
合理的设计可以减少电能转换过程中的损耗，提高效率。
3.2 控制策略变流器的控制策略对其效率也有重要影响。
智能控制策略可以根据不同的负载和工作条件，实时调整变流器的工作状态，以提高整体能效。
例如，利用最大功率点跟踪技术可以实现最佳的风能利用效果。
3.3 元件选取在风电变流器中，各种电子元件的选取也会对其效率产生影响。
例如，选取低功耗的IGBT模块、高效率的散热系统等都能减少能源损耗。
4. 风电变流器的能源损耗分析风电变流器在工作过程中会产生一定的能源损耗，包括导线损耗、开关元件损耗、磁性元件损耗等。
以下是对风电变流器能源损耗的详细分析：4.1 导线损耗在风电变流器中，大量的直流和交流电流需要通过导线传输。
由于导线电阻的存在，会引起一定的能量损耗。
减少导线尺寸、选择低电阻导线材料、减少导线长度等措施可以降低导线损耗。
4.2 开关元件损耗开关元件在风电变流器中扮演着重要角色，但其开关过程中会产生一定的能量损耗。
风电变流器常见故障原因及解决策略
风电变流器常见故障原因及解决策略风电变流器作为风力发电系统的核心部件之一，在实际运行中常常会出现各种故障。
这些故障不仅会影响风电系统的正常运行，还可能对风电设备造成损害。
因此，及时发现并解决风电变流器的故障问题，对于保障风电系统的安全运行和提高发电效率至关重要。
一、常见故障原因及解决策略1. 故障原因：电压不稳定解决策略：检查电源电压是否稳定，如电源电压不稳定，应增加稳压器或者采用其他稳压措施。
2. 故障原因：过载保护解决策略：检查风电变流器的额定功率是否匹配，如果不匹配，应更换适合的变流器。
同时，应加强对风电系统的负载监测，避免过载情况的发生。
3. 故障原因：温度过高解决策略：检查变流器散热系统是否正常工作，如发现散热器堵塞、风扇故障等问题，应及时清洁和维修。
另外，可以考虑增加散热设备或者改善散热系统，以提高变流器的散热效果。
4. 故障原因：电路连接不良解决策略：检查电路连接是否牢固，如发现连接松动、接触不良等问题，应重新插拔连接器，并确保连接牢固可靠。
5. 故障原因：短路故障解决策略：检查变流器内部电路，排查短路故障的具体位置，并进行修复或更换受损的部件。
6. 故障原因：过电压或欠电压解决策略：对于过电压问题，可以考虑增加电压稳定器或者采用其他电压调节措施；对于欠电压问题，可以采取增加电源容量、改善线路质量等方法来解决。
7. 故障原因：电流不稳定解决策略：检查风电变流器的控制系统，确保控制信号的稳定性。
同时，应调整变流器的参数，使其能够适应不同负载条件下的电流变化。
8. 故障原因：电压谐波解决策略：采用滤波器或者其他电压谐波抑制装置，对电网进行谐波治理，减少电压谐波对变流器的影响。
以上仅列举了风电变流器常见故障的一些原因及解决策略，实际情况还可能存在其他故障。
对于风电变流器的故障诊断和解决，需要结合具体情况进行分析，并采取相应的措施。
同时，定期进行风电变流器的检查和维护工作，可以有效预防故障的发生。
风电变流器的组成
风电变流器的组成
风电变流器的主要组成部分包括：
1. 电网侧部分：主要包括电网过滤器、电网连接开关和电网保护装置等。
电网过滤器用于提取电网所需的频率成分，滤除其它干扰频率；电网连接开关用于连接变流器和电网，实现两者之间的电力传输；电网保护装置用于保护变流器和电网免受过电流、过电压等异常情况的损害。
2. 风机侧部分：主要包括双边开关、风机保护装置和风机低压侧滤波等。
双边开关用于连接变流器和风机；风机保护装置用于保护风机免受过电流、过电压等异常情况的损害；风机低压侧滤波用于去除风机侧的谐波和高频噪声。
3. 逆变器：逆变器是风电变流器的核心部分，用于将风机产生的直流电转换为交流电，并将其接入电网。
逆变器通常包括桥式整流器、直流滤波器、逆变器电路和输出滤波器等。
4. 控制系统：控制系统是风电变流器的智能核心，用于监测风机和电网的状态，并控制逆变器工作。
控制系统包括电流控制器、电压控制器、频率控制器和功率控制器等。
风电变流器的电压重构策略研究
风电变流器的电压重构策略研究引言：随着可再生能源的快速发展，风能作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了越来越多的关注。
风力发电机组在将风能转化为电能过程中起到了关键作用，而风电变流器作为风力发电机组的核心设备之一，具有稳定电网、优化能量转换的重要功能。
电压重构策略作为一种提高风电变流器性能的解决方案，被广泛应用于风力发电系统中。
一、风电变流器的基本原理及作用风电变流器是将风能转化为交流电并通过电网输送的设备。
风力发电系统中，由于风能是随机变化的，风力发电机组的输出电流和电压波动较大，所以需要风电变流器对其进行调节和控制。
风电变流器通过电压和电流的调节，实现电流迅速响应、频率控制和功率分配，确保系统的稳定性和可靠性。
二、风电变流器的电压重构策略电压重构策略是一种在风电变流器中用来调整输出电压波形的技术方法。
其主要目的是改进风电系统的功率因数、缓解电压谐波污染、提高输电效率和降低设备的损耗。
常见的电压重构策略包括SVPWM（空间矢量脉宽调制）、SPWM（正弦脉宽调制）等。
1. SVPWM电压重构策略SVPWM是一种基于空间矢量理论的电压重构策略，通过精确的控制变换电流的大小和相位，实现对输出电压的精确调节。
SVPWM技术具有输出电压波形好、谐波含量低、动态响应快等优势，已被广泛应用于风电变流器控制系统中。
2. SPWM电压重构策略SPWM是一种基于正弦脉宽调制的电压重构策略，通过调节脉冲的宽度来控制输出电压的大小。
SPWM技术简单可靠，但谐波含量较高，可能导致一些电力设备受损或造成电网污染。
三、电压重构策略的优化方法为了进一步提高电压重构策略的性能，研究者们不断探索各种优化方法。
以下是一些常见的电压重构策略优化方法：1. 神经网络控制利用神经网络的非线性映射能力，对风电变流器的电压进行自适应控制。
神经网络可以实时调整控制参数，提高电压重构策略的稳定性和鲁棒性。
2. 模型预测控制通过建立系统的动态模型，并利用模型预测控制算法对电压进行预测和优化控制。
风电变流器产品介绍
风电变流器产品介绍一、概述风电变流器是一种将风能转换为电能的设备，它将风电机组产生的交流电能转换为适应电网要求的交流电能。
风电变流器在风电系统中具有重要的地位和作用，它不仅可以调节风能发电机的转速，使其在最佳转速范围内工作，还可以提高风能转换效率并实现对电网的并网。
二、工作原理风电变流器主要由整流单元、逆变单元和控制单元组成。
整流单元将风能发电机产生的交流电信号转换为直流电信号，而逆变单元则将这个直流电信号再转换为适应电网要求的交流电信号。
控制单元对整个变流系统进行监视和控制，以确保变流器的可靠性和稳定性。
三、产品特点1.高效率：风电变流器具有高效率的特点，可将风能转换为电能的损耗降低到最低。
通过先进的功率电子器件和优化设计的拓扑结构，可以将损耗降至最小，提高系统的整体效率。
2.大功率密度：风电变流器具有较高的功率密度，可以实现在更小的体积内输出更大的功率。
这对于风电场有限的场地资源来说尤为重要，可以提高整个风电系统的发电效率。
3.高可靠性：风电变流器具有高可靠性的特点，采用了多种保护措施和故障诊断技术，可以有效保护设备的安全运行。
同时，严格的生产工艺和质量控制体系也能够保证产品的稳定性和可靠性。
4.广泛适应性：风电变流器可以适应不同类型的风能发电机并具有较强的适应能力。
无论是永磁同步发电机、感应发电机还是异步发电机，风电变流器都能够进行有效的控制和调节，提高发电系统的性能并实现对电网的并网。
5.高性价比：风电变流器具有较高的性价比，可以在满足性能需求的前提下，以较低的成本实现风能转换。
同时，长期稳定的运行和较低的维护成本也能够降低系统的运营成本。
四、应用领域五、市场前景随着对可再生能源的需求不断增加，风电的发展前景越来越被看好。
而作为风电系统中的关键设备，风电变流器的市场也将迎来新的机遇。
随着技术的不断进步和成本的不断降低，风电变流器将更加普及和广泛应用。
六、结语风电变流器作为风电系统中的核心设备，具有高效率、大功率密度、高可靠性、广泛适应性和高性价比等优点，将为风能转换和电网并网提供可靠的保障。
风电机组变流器系统介绍
双馈型变流器拓扑图
网侧口 电流测量
690V 电网
框架断路器
定子 电流测量
并网接触器
DFIG
网侧电压 测量
定子电压 测量
滤波器
预充电电阻
主控690V 400V控制电源 供电
电网电压 测量
变流器 网侧电流测量
变流器
转子电流测量
滤波器
Crowbar
预充电：电网侧变流器启动时，先闭合预充电回路
网侧入口 电流测量
在放电过程中，开关断开（三极管截止） 时，电感开始给电容充电，电容两端电压升高， 升压完毕。
直接控制发电机转矩，动态响应好， 发电机端电流THD小。
发电机转矩不直接控制，直流侧斩波环 节可采用多重化，动态响应慢，定子电
流谐波大。
全功率变流器电气组成：1、电网侧变流器回路
2、电机侧变流器回路 3、直流侧卸荷单元
定子 DFIG
转子
S1 双馈电 机转子
转子
转子
变流器 电流测量
Crowbar
滤波器
网侧LC滤波单元与箱式变压器漏感构成LCL拓扑结构，有效 地滤除高次谐波，降低变流器对电网的高次谐波污染。
机侧通过由LCR所组成的du/dt网络，有效降低发电机终端的 电压尖峰，减少对发电机绝缘的损坏，提高发电机使用寿命。
电网电压 测量
变流器 网侧电流测量
变流器
转子电流测量
滤波器
Crowbar
双馈型变流器控制原理
由交流异步发电机的原理可得下面关系式：
f1
fr
fs
np 60
fs
其中f1为定子电流频率，n为转速，p为电机极对 数，fs为转子励磁电流频率，由该公式可知，当发 电机 转速变化时，若控制转子供电频率fs相应变化 ，可使f1保持不变，与电网电压保持一致，这就是 交流励磁发电机变速恒频运行的基本原理。
风电变流器在可再生能源转换中的应用与发展趋势
风电变流器在可再生能源转换中的应用与发展趋势风电变流器是风力发电系统中至关重要的组件，它承担着将风能转换为电能的关键角色。
随着全球对可再生能源的需求不断增加，风电变流器的应用正日益普及。
本文将探讨风电变流器在可再生能源转换中的应用和发展趋势。
首先，我们来了解一下风电变流器的基本原理和作用。
风电变流器主要通过将风轮转动的机械能转换为电能，并将其输出到电网中。
在风力机旋转时，变流器能够控制电能的频率和相位，以实现与电网的稳定连接。
此外，风电变流器还能够通过各种控制策略，如最大功率点跟踪和无功补偿，优化风力机的性能和电网的稳定性。
在可再生能源转换中，风电变流器的应用范围非常广泛。
首先，它可以实现风力发电站和电网之间的双向能量流。
当风力机产生的电能超过电网需求时，变流器能够将多余的电能注入电网，实现能量的回馈。
而当电网需要额外的电能时，变流器则能够从电网中吸收电能，保证电网的稳定运行。
这种双向能量流的灵活性使得风力发电系统能够更好地适应电网的需求变化。
其次，在小型分布式风力发电系统中，风电变流器的作用更为重要。
分布式风力发电系统通常由多个小型风力机组成，其中每个风力机都配备有独立的变流器。
这种分布式的结构使得整体系统具有较高的可靠性和可伸缩性。
风电变流器能够实现对各个风力机的独立控制，并将它们的电能输出到电网中。
这种模块化的布局非常有利于扩展和维护，同时也提高了整个系统的效率和稳定性。
随着技术的发展，风电变流器也在不断创新和进化，以应对可再生能源转换的新需求。
首先，变流器的功率密度不断提高。
随着电子元器件的进步和设计的优化，风电变流器的体积不断减小，功率密度不断提高。
这使得风力发电系统可以更加紧凑和高效。
其次，变流器的可靠性和可控性也得到了改善。
通过采用先进的控制算法和故障检测技术，风电变流器能够在故障发生时及时进行诊断和处理，从而提高系统的可靠性。
此外，变流器的响应速度和稳定性也得到了显著提升，使得风力发电系统对电网的要求更加灵活和严格。
2024年风电变流器市场需求分析
2024年风电变流器市场需求分析引言风电变流器是将风能转化为电能的重要设备，随着可再生能源的快速发展和对环境友好的特点，风电变流器在能源领域的市场需求日益增长。
本文将分析当前风电变流器市场的需求情况，并预测未来市场的发展趋势。
1. 市场规模和增长趋势随着全球对可再生能源的重视程度提高，风电变流器市场规模逐年扩大。
根据市场调研数据显示，2019年全球风电变流器市场规模达到XX亿美元，预计到2025年将达到XX亿美元，年均增长率为X%。
2. 市场驱动因素2.1 政策支持和环境法规政府在环境保护和可再生能源发展方面出台的政策和法规是风电变流器市场需求增长的主要推动因素。
各国政府纷纷出台支持风能产业发展的政策，包括资金补贴、税收优惠和引导性采购等措施。
2.2 可再生能源发展和能源转型全球范围内对可再生能源的需求不断增加，风能作为其中的重要组成部分，需要风电变流器将风能转化为电能。
能源转型也是推动风电变流器市场需求增长的因素之一，各国逐渐减少对传统能源的依赖，加大对清洁能源的投资。
3. 市场分析3.1 主要市场参与者目前，风电变流器市场竞争激烈，主要的市场参与者包括ABB、西门子、GE等国际知名企业，以及国内的金风科技、明阳电气等公司。
这些企业通过技术创新和市场推广，争相占据市场份额。
3.2 市场细分风电变流器市场可以根据功率档次和终端应用领域进行细分。
根据功率档次，市场可分为低功率、中功率和高功率三个细分市场。
根据终端应用领域，市场可分为陆上风电和海上风电两大细分市场。
不同细分市场存在不同的市场需求和发展趋势。
3.3 市场需求随着全球范围内对可再生能源的需求增大，风电变流器市场需求也得到了提升。
市场需求的主要体现在以下几个方面：•高效率和高稳定性：市场对风电变流器的效率和稳定性要求越来越高，以提高风电发电的整体效益和可靠性。
•智能化和自动化：市场对风电变流器智能化和自动化的需求不断增加，以便更好地监控和控制风电系统的运行状态。
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2001~2009全球风机新装机容量（MW）
2009全球风机新装机容量为38.3GW 比十年前增长10倍！
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2009全球风机累计装机容量排名
中超过德国累计装机容量跃居全球第二！
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2009全球新增装机容量各国份额
2009 年中国新增风电装机容量为：13.8GW， 跃居全球第一！
回来几辆空客和大批电子垃圾。大量资源被浪费 不说，还变成废物，污染了江河，湖泊！
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解决节问能题的之潜道力一：
➢节能、节能、再节能！
如占工业用电30％以上的各种风机、泵类负 载，工况变化较大，如采用交流调速技术实现 变速运行，节能效果明显。以平均节电20％计 算，对全国来说年节电600亿度，同时可以相应 减少2000万吨发电用煤，50万吨二氧化硫和 1200万吨二氧化碳的排放！
➢ 改造完毕形成的产业市场容量达1000亿元！
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IPEMC 解决问题之道二：新能源
➢水电、风电、太阳能、生物质能！
如全球风能的资源是巨大的，每年高达53万亿千瓦 小时，是水能资源的10倍！是2020年全球电力需求的 两倍！此外，风能还是一种清洁的、可再生的能源！
最近20年来，风力发电机的单台功率增大了100倍， 成本随之大幅下降，已接近火力发电的成本。目前世 界上有5万兆瓦（MW）的风电机组在工作，为2000万人 口提供电力，带来很好的环境和社会效益。
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二 国内外风力发电状况
2004~2009国内风电机组价格走势
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二 国内外风力发电状况
2009年我国新增装机中不同容量机组分布
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二 国内外风力发电状况
2005~2009我国各年新增装机平均功率
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海上风电场概况
➢ 2009年全球海上风电新增装机容量 达454MW，增长速度达到30%
室效应，也是造成我国城市近年来空气污染的主 要原因之一，将来用不着计划生育了。
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一、 概 述
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我国面临的特殊难题 ----能源效率低下，造成大量浪费
技术落后还造成我国总能源效率低（32％）， 低于世界平均水平10％。单位GDP能耗是美国的 3.5倍，欧盟的5.9倍，日本的9.7倍，印度的1.6倍， 世界平均水平的3倍！我国近年来每年消耗全球 钢材、水泥、煤炭的30％左右，而GDP只占世界 的7％！每年平均给法国每人提供三双鞋子，换
➢太阳能
✓ 年辐照总量大于502万kJ/m2
➢地热，生物质能，燃料电池，核能
✓ 地热能储量十分丰富
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二、国内外风力发电状况
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2001~2009全球风机总装机容量（单位：MW）
2009年全球风机装机总容量为：159.213GW， 年增长率为31.7%，是十年来增长最快的！
据统计，全球石油储量只够使用30~50年，我 国剩余的开采量只有世界人均的1/10。2010年我 国石油进口量将达1.6亿吨， 2020年将达2.5亿吨 （对外依存度>55％ ， 40~140$ /每桶 ）； 2020 年我国需煤炭23亿吨，大半用于火力发电，装机 将达10亿千瓦。尽管我国煤炭储量很大，但人均 也只占世界平均值的1/2，另外火电消耗大量水。
➢ 我国风电2009底装机总容量达26000 MW ，2009年新增 装机13600 MW。
我国有效风功率密度分布 IPEMC
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我国风力发电
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到2009年 底，我国 已经建立 了200多个 风电场， 总装机容 量达到
26GW
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中国风电装机统计
装机容量(万千瓦)
清华大学 PEMC Lab
风力发电核心技术变换器
发展趋势
清华大学电机系
李永东 2010.9
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主要内容
➢概述 ➢国内外风力发电状况 ➢风电变流器技术概况 ➢风电变流器产业趋势 ➢可再生能源的储能技术 ➢结论
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一、 概 述
人类当前面临的世纪性难题 ----能源短缺和环境污染
清华大学 PEMC Lab
2009年 全球风机生产十强企业名单
我国华锐、金风、东汽三家企业 进入2009年全球风机生产十强！
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二 国内外风力发电状况
2009年我国新增风电装机排名 前10家企业市场份额(MW）
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二 国内外风力发电状况
2009年我国累计风电装机 排名前12家企业市场份额
➢ 目前全球在建的最大海上风电场： 丹麦北部海岸的Horns Rev II 海 上风电场，其装机容量为209MW
➢ 上海东海大桥102MW海上风电场的 34台3MW风电机组全部并网成功。
➢ 2010年我国首轮海上风电场项目特 许权招标将在今年9月开始投标包 括两个300MW的近海风电场和两个 200MW的滩涂风电场项目。
中国累计风电场数量(除台湾省)
180 160 140 120 100
80 60 40 20 0
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
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我国新能源状况 清华大学
➢风能
✓ 陆上可开发的储量为2.53亿kW ✓ 海上可开发的储量为7.5亿kW
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中国累计风电装机容量(除台湾省)
600 500 400 300 200 100
0 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
个
台
中国累计风电机组数(除台湾省)
7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000
0 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
IPEMC
一、 概 述
清华大学
人类当前面临的世纪性难题 ----能源短缺和环境污染
此外，大量的煤炭没有经过深加工就被烧掉，
不但热利用率很低，还造成对环境的严重污染。 世界上10个空气污染最严重的城市，有6个在我 国，每年造成33万人因肺病、呼吸道疾病而死亡。 我国CO2 ，SO2的排放将很快超过美国，居于全 球第一；另外，汽车废气排放已造成全球性的温