科普丨什么是風電變流器？

風機葉輪在陣風里忽快忽慢，發電機端電壓頻率隨之起伏。變流器就是夾在發電機與電網之間的“魔術師”——把0-50Hz的變頻能量，切成50Hz恒頻、恒壓、恒相的交流電，同時讓風機在陣風里也能“穩如磐石”。公開試驗數據顯示：陣風10m/s階躍下，變流器可在20ms內把電壓偏差拉回±1%，這是投資級電網的準入門檻。

架構：一條“變頻→恒頻”的公開路線 典型風電變流器采用“交-直-交”結構：發電機側AC→直流DC→電網側AC：

發電機側：0-50Hz，電壓0-690V，諧波<3%；直流側：電壓800-1200V，紋波<1%；電網側：50Hz±0.2Hz，電壓690V±1%，諧波<5%。 每一步都有公開試驗方法，任何一項超標，變流器就無法并網。

發電機側：先把“陣風”切成“直流” 發電機側變流器把變頻交流整流成直流。公開試驗數據顯示：整流效率≥98%，IGBT開關頻率2-4kHz，開關損耗∝f^1.3，2kHz時損耗1%，4kHz時損耗2%。整流效率試驗方法：輸入0-50Hz正弦波，輸出直流電壓紋波<1%，任何一項超標，整流器就無法并網。

直流側：把“脈動”熨成“平滑” 。直流側把整流后的脈動電壓熨成平滑直流。直流母線電壓800-1200V，紋波<1%。紋波試驗方法：輸入0-50Hz正弦波，輸出直流電壓紋波<1%。

電網側：把“直流”切成“恒頻” 電網側。變流器把直流切成50Hz恒頻交流。逆變效率≥98%，IGBT開關頻率2-4kHz，開關損耗∝f^1.3，2kHz時損耗1%，4kHz時損耗2%。逆變效率試驗方法：輸入直流電壓，輸出50Hz正弦波，諧波<5%。

控制鏈：把“陣風”變成“恒頻”的閉環。公開控制鏈：風速→發電機轉速→整流器→直流母線→逆變器→電網頻率。公開控制算法：PI調節器+前饋補償，公開試驗數據顯示：陣風10m/s階躍下，電網頻率偏差<±0.2Hz。

保護鏈：把“故障”變成“停機”的公開按鈕。公開保護鏈：過壓、過流、過溫、欠壓、短路。公開保護閾值：過壓>110%額定電壓，過流>150%額定電流，過溫>110℃結溫，任何一項超標，變流器就在10ms內跳閘。

效率地圖：三級卡在97% 公開效率地圖：單級逆變效率98%，兩級97%，三級96.5%，四級95.5%。整機要求>96%，三級恰好踩線，四級跌破底線。

極限驗證：公開極限驗證：陣風10m/s階躍下，電網頻率偏差<±0.2Hz。

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