電力電子系統在風能發電中的應用與前景展望

      2）大功率中壓變流器拓撲：為了降低每瓦成本和提高風能的轉換效率，最近幾年風力渦輪發電機的標稱功率不斷地增長。

      提出的不同的多電平變流器拓撲可以分為以下五類：

      1）帶有二極管箝位的多電平結構。

      2）帶有雙向開關接口的多電平結構。

      3）利用飛跨電容的多電平結構。

      4）帶有多元三相逆變器的多電平結構。

      5）帶有級聯單相H橋逆變器的多電平結構。

      隨著器件額定功率的提高和開關、導通性能的改善，應用多電平變流器的優點就會變得越加明顯。最近論文中，輸出、輸入電壓中諧波含量的減小和電磁干擾（EMI）的減小特別受到關注。更重要的是，多電平電路對輸人濾波器要求最低或者換句話減少了轉流的次數。用同樣諧波水平的兩電平變流器作比較，多電平變流器的開關頻率能減少25％，這就導致開關損耗的降低。雖然多電平變流器中的導通損耗較高，但是整個系統的效率取決于開關損耗和導通損耗的比率。

      風力渦輪發電機市場的趨勢是依據電壓和電流額定值，提高其標稱功率（幾兆瓦）。這使多電平變流器剛好適合這種現代大功率風力渦輪發電機的應用。電壓額定值的提高，允許把風力渦輪發電機的變流器直接連接到風電場的配電網絡，避免使用笨重的變壓器（見圖4）。

      3）用于風電場的未來的儲能技術：儲能技術能潛在地改善風電的技術和經濟上的吸引力，特別當它超過總系統能量的10％時（大約系統容量的20％——25％．一個風電場中的儲能系統將在平均l5分鐘風力的島效時間內被用作海量儲能和在較短期間吸收或注入能量，以維持電網頻率穩定。