变频器有几种动力驱动系统方案?

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　　能源和环境是人类面前所要解决的两大问题，以清洁、可再生能源为主的能源结构将成为未来发展的必然。风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×109mw，其中可利用的风能为2×107mw，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。随着全球经济的发展，风能市场也迅速发展起来。变频器有几种动力驱动系统方案?
  
　　动力驱动系统方案
　　（1） 目前流行的变速变桨风力发电机组的动力驱动系统主要两种方案：
　　●一种是升速齿轮箱+绕线式异步电动机+ 双馈电力电子变换器；
　　●一种是无齿轮箱的直接驱动低速永磁发电机+全功率变频器。
　　（2） 还引入了两个具有很大的发展潜力折中方案
　　●一个是低速集成齿轮箱的永磁同步电机+全功率变频器；
　　●一个是高速齿轮箱的永磁同步电机+全功率变频器。
　　1、高速异步发电机双馈系统（dfig）
　　高速异步发电机双馈系统主要由升速齿轮箱+绕线异步发电机+双馈变频器构成，abb发电机典型功率范围为600～5000kw。
　　dfig的特点是发电机转速可以在同步转速上、下两个方向变化。假设1.5mw风电机组的叶轮转速变化范围约为10～20r/min，通常令15r/min对应电机同步转速，这样转速变化范围为电机额定转速的±1/3，相应变频器的功率只有电机功率的1/3。若想简化机构采用直接驱动，电机额定转速也应该为15 r/min，由于异步电机定子接在50hz电网，则要求电机极对数为200，很难实现，因此该方案必须使用升速齿轮箱，配高速异步电机（通常采用6极电机）。升速齿轮箱速比大，负荷重，随风速变化波动大且频繁，造价高、易疲劳损坏是该方案的主要缺点，另外绕线式异步电机的电刷和滑环也会影响系统的可靠性，增加维护工作量。
　　2、低速永磁同步发电机直驱系统（pmdd）
　　低速永磁同步发电机直驱系统主要由低速永磁同步发电机+全功率变频器构成。abb发电机典型功率范围为600～5000kw。
　　pmdd的特点是没有升速齿轮箱，叶轮直接驱动低速发电机转子，消除了dfig的薄弱环节，大大提高可靠性，降低维护工作量。由于发电机定子绕组不直接与电网相连，而是通过变频器连接，因此电机额定转速可以降低，使电机极数减少至合理值。缺点是低速电机体积大，定子绕组绝缘等级要求高，变频器要输送发电机全功率，因此电机和变频器的价格都比dfig高。
　　3、集成低速齿轮箱的永磁机风力发电系统
　　该风力发电系统将低速齿轮箱集成在永磁发电机内，使系统的结构更加紧凑，通常极数大于20，电机额定转速一般为120～450 r/min，具有更可靠和更长的使用寿命。
　　4、高速齿轮箱的永磁机风力发电系统
　　该系统机械结构与双馈型基本相同，没有了绕线式电机滑环所带来的弊病，且发电机重量轻，发电效率高，通常电机的极数为6或8极，发电机的转速一般为1000～2000r/min，abb变频器典型功率范围为1～5mw。
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