變頻器被廣泛應(yīng)用在風(fēng)電行業(yè)的傳動(dòng)系統(tǒng)中,主要的兩個(gè)應(yīng)用點(diǎn)是:連接發(fā)電機(jī);應(yīng)用于雙饋電機(jī),起同向、同頻、同壓的作用。
目前,世界上大中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要有兩種型式:一類(lèi)是定槳距失速調(diào)節(jié)型,屬于恒速機(jī)型,一般使用同步電機(jī)或者鼠籠式異步電機(jī)作為發(fā)電機(jī),通過(guò)定槳距失速控制的風(fēng)輪機(jī)使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持在恒定的數(shù)值,繼而使風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)后定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)頻率等于電網(wǎng)頻率,轉(zhuǎn)子、葉輪的變化范圍小,捕獲風(fēng)能的效率低;另一類(lèi)是變速變距型,一般采用雙饋電機(jī)或者永磁同步電機(jī),通過(guò)調(diào)速器和變槳距控制相結(jié)合的方法使葉輪轉(zhuǎn)速可以跟隨風(fēng)速的變化在很寬的范圍內(nèi)變化,保持最佳葉尖速比運(yùn)行,從而使cp(風(fēng)能利用系數(shù))在很大的風(fēng)速變化范圍內(nèi)均能保持最大值,能量捕獲效率最大。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能通過(guò)變流器調(diào)節(jié),變成與電網(wǎng)同頻、同相、同幅的電能輸送到電網(wǎng)。相比之下,變速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
目前流行的變速變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要兩種方案:一種是升速齒輪箱、繞線式異步電動(dòng)機(jī)、雙饋電力電子變換器組合;另一種是無(wú)齒輪箱的直接驅(qū)動(dòng)低速永磁發(fā)電機(jī)和全功率變頻器組合。兩個(gè)方案各有優(yōu)缺點(diǎn):前者采用高速電機(jī),體積小重量輕,雙饋?zhàn)兞髌鞯娜萘績(jī)H與電機(jī)的轉(zhuǎn)差容量相關(guān),且效率高、價(jià)格低廉,缺點(diǎn)是升速齒輪箱價(jià)格貴,噪音大、易疲勞損壞;后者無(wú)齒輪箱,可靠性高,但采用低速永磁電機(jī),體積大,造價(jià)高,變頻器需要全功率,成本提高。
除了上述兩個(gè)方案外,還引入了兩個(gè)折中方案,一個(gè)是低速集成齒輪箱的永磁同步電機(jī)和全功率變頻器組合;一個(gè)是高速齒輪箱的永磁同步電機(jī)和全功率變頻器組合。根據(jù)美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室報(bào)告的量化比較數(shù)據(jù)分析,這兩種折中方案也具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/div>
目前該市場(chǎng)使用的比較多的變頻器品牌有:ABB、VACON等。由于該領(lǐng)域技術(shù)門(mén)檻較高,這些國(guó)外品牌在這一關(guān)鍵部件市場(chǎng)占據(jù)了壟斷的地位。
2011年年底,ABB攜手Inocean組建合資公司,致力于海上風(fēng)電綜合研究項(xiàng)目。ABB表示建設(shè)的海上風(fēng)電農(nóng)場(chǎng)將會(huì)遠(yuǎn)離海邊,這樣有利于提高風(fēng)速,減少障礙物。但是,這就需要利用海上風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電,通過(guò)海上平臺(tái)收集電力,然后再通過(guò)電纜傳送到陸地平臺(tái),最后進(jìn)行電力分配。
ABB公司目前主要有兩類(lèi)產(chǎn)品應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),一類(lèi)是應(yīng)用于雙饋發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的變頻產(chǎn)品acs800-67,一類(lèi)是應(yīng)用于永磁同步電機(jī)且無(wú)齒輪箱(直驅(qū)系統(tǒng))的變頻產(chǎn)品acs800-77。這兩款產(chǎn)品代表了當(dāng)今風(fēng)電的兩大主流方向,現(xiàn)已經(jīng)成功應(yīng)用于世界各地。
至于在核電行業(yè),用變頻的地方就更多了, 一般90kW以上的電機(jī)都使用變頻器驅(qū)動(dòng),此外,各種水泵油泵也都使用變頻器進(jìn)行調(diào)控。
而風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)又以中小企業(yè)居多,行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)已近白熱化,整合、洗牌趨勢(shì)十分明顯。
2011年風(fēng)電行業(yè)低壓變頻器的市場(chǎng)規(guī)模為7.1億,因?yàn)閲?guó)家在2011年對(duì)此行業(yè)的投資減少,所以風(fēng)電行業(yè)對(duì)低壓變頻器的需求量較2010年少了很多。









