陈 杰 龚春英 陈家伟 张方华 严仰光

（南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室 南京 210016）

1 引言

全功率型风力发电机组以其变速运行范围广、风能利用效率高、低电压穿越能力强、对电力系统的负面影响小等优点，成为当前国内外研究的重点和热点[1-3]。作为机组的核心部件，全功率并网变流器一直备受关注[4-6]。目前，常见的结构有二极管不控整流+升压斩波+电压源型逆变器（Voltage Source Inverter，VSI）和背靠背电压源型 PWM 变换器两种。前者存在发电机的输出电流谐波含量大、功率因数低、机组的转矩脉动大等缺点，多见于中小功率场合。而后者虽然发电机的输出功率因数较高，但数量较多的功率开关器件不仅增加了成本，还影响系统的可靠性。文献[7]对当前主流的变速风力发电机组各部件的故障发生率和因故障导致机组停机的时间比例情况进行了调研，结果显示因变流器等电气设备故障造成的停机时间高达 32.5%。可见，提高变流装置的可靠性，是改善风力发电机组的可靠性、减小维护成本的关键。另一方面，我国风电领域的功率变流器仍主要依赖进口，变流器的国产化程度低。因此，研究和开发新型的功率变换器是我国风力发电面临的一个紧迫课题。

多脉波自耦变压整流器（Auto-Transformer Rectifier Uint, ATRU）具有结构简单、体积重量小、可靠性高、功率因数高、瞬时过载能力强等突出优点，在大功率整流和航空航天领域有着广泛的应用[8-12]。若能将其用于风力发电，不仅可以改善发电机的工作性能，还避免了功率开关管的大量使用，可有效地减小电磁干扰，提高可靠性。……