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来自风力发电设计挑战 直面以对

2012-07-16 16:18
Minor昔年
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  近期国内一大型风机整机制造企业经过全面的考察后,最终选择了研华的 EKI-6554SI 和 EKI-4654R 作为风场管理系统以及风机远程监控系统网络架构交换机主干设备。

  每个风机的塔基处安装一台研华的管理型冗余交换机 EKI-7554SI,通过单模光纤连接构成一个冗余环网。同时监控中心内部每个环网的 EKI-7554SI 通过电口连接到研华 24 口网管型冗余千兆以太网交换机 EKI-4654R。监控中心内部服务器,工程师站通过 EKI-4654R 构成局域网系统。

  EKI-4654R具有如下优越特性:

  1)快速冗余。可以组成快速的冗余网络,使用研华独创的 X-Ring 协议,具有超快小于 10 毫秒的自愈时间。

  2)抗强扰,适用于严苛环境。可以工作在严酷的电磁环境中,并且在数据口防雷、快速脉冲群,静电等都有较高的防护等级。

  3)安装方式更加灵活,支持导轨式安装、面板式安装,堆叠式安装和机柜安装等多种方式。

  4)安全优势,采取虚拟局域网技术、IP/MAC 与端口绑定、流量控制功能、访问控制列表技术、IEEE802.1x 身份验证机制、QoS 机制和系统日志等措施来保证工业网络的万无一失。

  大功率整流元件选择

  如前所述,我们必须先在塔顶将风机产生的不稳定交流电转换成直流电。这一整流用元件既可用大功率整流二极管,也可用晶闸管和 IGBT。目前市面上大功率二极管和晶闸管供应商主要有:IXYS、英飞凌和 ST。

  英飞凌看好 IGBT。陈子颖表示:“风机输出是电压和频率都不稳定的交流电,它需要整流后才能送去逆变。随着 IGBT 技术的发展,目前风电整流主要采用 IGBT 可控整流来实现。”

  英飞凌 IGBT 芯片采用了沟槽栅场终止技术,损耗低,电流密度高,适合并联使用。这些是设计大功率整流器的基础。选择大电流 IGBT 模块(如 2400A/3600A IGBT 模块)可以把系统功率密度做得高一些,否则需要更多 IGBT 并联,甚至整流器并联。

  风电整流器可以采用多种 IGBT 解决方案,如大电流 IGBT 模块 IHM,其最大电流可达 3600 A/1700 V。在 EconoPack+ 和 EconoDUAL3 封装中有 450 A/1700 V不同电路结构的模块,在这些封装中都有适用于风电的第四代 IGBT4 的产品。陈子颖指出:“新的模块封装形式(如 PrimePack )也成了风电整流器市场的新宠,这些新技术的应用会使得风电变流器的可靠性,寿命会大大提高,成本也会降低。”

  PrimePack 是一种新的大电流 IGBT 模块,内部寄生电感很小,功率和温度循环周次高,其目标市场之一就是风力发电应用。

  图3.飞凌针对风电整流器市场的 PrimePack 大电流 IGBT 模块。

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