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万方数据
上海电机学院硕士学位论文
基于 PEBB 模组的风电变流器模块化研究
摘要

风电场大都位于交通不便的偏远地区或海上,工作环境恶劣使得
风电变流器易损坏且难于维护。针对该问题,该文提出一种新型的变
流器智能模块化技术,即 PEBB(Power Electronic Building Block,电
力电子模块)模块化技术。该技术使得变流器性能更稳定、体积更紧
凑,易于现场快速更换,提高风机利用时效;同时赋予其在线智能故
障诊断功能,该功能使得变流器模块的工作状况能够被及时掌握,发
生故障的模块能够被准确定位并及时更换,大大提高了变流器的可维
护性。针对该课题做了如下研究:
首先研究了基于 PEBB 模组的整个变流系统。针对该系统分别建
立了变流器的数学模型,并给出相应的控制策略;此后根据给定输入
电压、输出功率等参数,设计了变流器主电路器件参数,包括机侧滤
波器、网侧滤波器、直流电容、IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,
绝缘栅双极型晶体管)模块等。
其次对模组中 IGBT 并联关键技术做了深入研究,对并联 IGBT 模
块间存在的均流问题进行了详细研究。分析了不同因素对其动静态均
流的影响,通过充分的实验验证了模块并联均流技术的可行性。
然后对 PEBB 模组及模组并联进行了详细的研究。确定了单个模
组和模组并联的拓扑结构,开发了模组中底层控制系统,重点分析了
模组并联间的环流问题并对比了环流抑制方案。用 MATLAB/Simulink
搭建了不同方案下模组的仿真模型,证实了理论分析的正确性。采用
仿真得出的最合理方案搭建实验平台,实验验证了方案的可靠性和正
确性。
最后通过调整 PEBB 模组的结构设计进行了热优化研究,计算了
PEBB 模组内发热部件的热功耗,包括 IGBT 模块、均流电感及直流电
-I-
万方数据
上海电机学院硕士学位论文
容等。根据计算得出的数据,搭建不同方案的 ICEPAK 仿真模型,对
其热流量进行后处理分析,确定较为优化的结果。

关键词:风电变流器、PEBB 模块化技术、IGBT 模块并联方案、PEBB
模组并联方案、ICEPAK 热优化

-II-
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上海电机学院硕士学位论文
DESIGN OF MODULARIZED WIND POWER
CONVERTER BASED ON PEBB MODULE
ABSTRACT