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          薄膜电容器在3MW风电变流器DC Link的应用

          DC Link电容是风电变流器IGBT模块直流侧电路的重要组成部分,其设计选型对IGBT变流器的性能、体积、重量及成本均有一定影响。在风电变流器中,DC Link电容器吸收逆变单元向直流侧索取的高幅值脉动电流,使直流电压波动保持在允许范围内。本文以3MW二极管钳位式三电平直驱风电变流器为例,重点讨论了IGBT模块DC Link薄膜电容的额定电压、容量及纹波电流等参数所需满足的要求,进行了理论分析、计算和仿真,以期对实际应用中的电容选取提供参考。金属化薄膜电容器的容量与其缠绕工艺有关,公式如下:
          薄膜电容容值公式及结构
          薄膜电容器应用在3MW风电变流器,输出功率:3MW;输出电压:3KV(线电压);输出电流:577A;直流母线电压:4.5KV。
          三电平风电变流器拓扑
          设计描述:
          (1)每输出1KW功率需要5.5458焦耳的电容器储能;
          (2)每输出1A有效值电流,直流母线支撑电容器需要承受0.44A有效值电流。
          上述两个结论对不同功率、不同电压等级的变频器(没有制动技术要求条件下)、风能发电逆变器、太阳能逆变器均使用。
          薄膜电容器选型注意点:
          风能逆变器的直流母线支撑电容器实际流过有源整流和逆变器产生的交流电流分量,在分别独立控制情况下,直流母线支撑电容器流过的交流分量电流为逆变器输出有效值电流的比例为:
          如果有源整流器与逆变器统一控制就可以减小流过直流母线支撑电容器的电流,可以与仅仅逆变器的影响相近。
          由结论(1)可以得到电容器的储能为:
          电容量为:
          电容器为两个串联,因此每个电容器的电容量为3300uF。
          实际客户选择为每个电容器的电容量为6000uF。这样选择的好处是由于直流母线支撑电容器的电容量增大会使直流母线的交流电压分量最小。
          交流成分选择:
          由结论(2)得知:3MW输出电流为577A对应的直流母线支撑电容器承受的电流为:
          考虑有源整流器与逆变器的共同作用,电容器可能要承受:
          实际应选电容器额定电流为400A。
          选择两只额定电压为2500VDC就可以了。
          光伏太阳能:
          光伏逆变器拓扑
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