逆变器是将直流电转换成交流电,其输出电压可以根据需要进行调节。在风电场中,由于需要传输到地面的电能较远,同时存在输电线路电阻损耗,因此需要使用高压输电,使输电线路电流减小,从而降低电能损耗。
风电逆变器的输出电压一般都是交流电中的三相电压有效值,通常设定为380V或690V。其中,380V适合较小的风力发电机组,而690V适合较大的风力发电机组。
风电场的电网电压标称值一般为10kV或35kV,因此逆变器输出电压需要与电网电压相匹配,以实现并网发电。电网电压的波动会对风电机组的性能造成影响,如果逆变器输出电压过低,则风机叶片转速下降,影响发电效率。反之,逆变器输出电压过高,则可能对电网造成影响,甚至危及安全。
在风电逆变器中,IGBT是主要的开关器件,负责将宽幅脉宽调制(PWM)信号转换成交流电信号。高压输出可以减小逆变器的电流,从而降低IGBT器件的电压、电流应力,使其工作稳定、发热量少,提高逆变器的寿命。此外,逆变器输出电压与输出功率成正比,输出电压越高,逆变器驱动变压器的输出功率越大。
对于风电场中较远的电站,逆变器的高电压输出可以采用长距离输电方式,减少输电线路的电阻损耗,保证输电效率。通常情况下,较远的电站会选择高电压级别的变电站并将电压升高到110kV以上,进一步降低输电线路电流,降低电能损耗。