三菱电机：为风电度身定做变流器

风电变流器是连接发电机和电网的桥梁，通过变流器可使风力发电机组风轮转速跟随风速的变化，最大限度地提高风能的利用效率，有效降低载荷，同时风轮及其所驱动的电机转速变化时，保证输出的电能频率始终与电网频率一致。

“风电并网对变流器首先是可靠性方面的要求。”三菱电机机电(上海)有限公司副总经理谷口丰聪说，“风力发电变流器目前主要有双馈式和直驱式两种类型，需求主要集中在:1.5MW~3MW双馈式以及1.5MW~5MW直驱式。”

谷口丰聪认为，目前中国电网存在一定的特殊性，其网压波动范围比国外的大，而网压跌落会带来电机过电压、过电流、转距急剧增大等瞬变过程，严重危害风机发电系统的安全运行，因此要求变流器必须具备适应电网变化的能力。

“其中，低电压穿越(LVRT)被认为是风机变流器并网应用中的一大关键技术难点。”谷口丰聪强调，低电压穿越是指在风机并网点电压跌落的时候，风机能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直至电网的正常运行，从而穿越电压跌落的时间段。因此，低电压穿越是对并网风机在网压跌落时保持稳定运行的功能要求。此外，并网对变流器的其他要求还包括功率密度高、整体效率高以及维修时间短等。

谷口丰聪还指出，并网变流器研发中的挑战之一是试验问题。“产品试验是变流器研发中是非常重要的，风电变流器只有在风场并网试验中才能不断地发现问题并加以改进，以确保产品的性能和不断完善。”目前国内很多变流器生产企业不具备整机生产能力，无法通过风场并网试验检验产品，其产品只能是一种样机，要量产存在难度。所以，谷口丰聪提醒国内相关企业若想实现变流器的规模化生产，必须搭建一个完整试验平台，才满足变流器出厂测试的需要。

目前三菱电机推广用于风电变流器是1.7kV的N系列HVIGBT模块，这种模块本来为机车牵引变流器设计，因此可靠性非常高。其内部采用了第5代IGBT硅片——CSTBTTM(载流子存储式沟槽型双极晶体管)，损耗很低，并采用AlSiC底板，延长模块的热循环寿命。

此外，三菱电机为风电变流器市场量身定做的新MPD(MegaPowerDual)系列IGBT模块即将上市。该模块内部搭载了第6代IGBT硅片，饱和压降和开关损耗得到更好的折衷，最高结温可达175摄氏度。它采用无焊接铝底板，加强了模块的热循环寿命，模块内部杂散电感得到最大程度的优化；为每个主端子设置多个安装孔，保证可靠连接并减少接触热阻；并内置NTC温度传感器，方便过温保护。