⑹    使用简单的线变压器，得到纯净的正弦波电流；

⑺    线路功率因数良好且总谐波失真小；

⑻    有功和无功功率控制；

⑼    模块化设计，适合不同的功率和电压且安装快速； 

⑽    可靠性高；

⑾      最低的成本。

可选的最佳方案：中压发电机。 在未来的大功率风力发电机设计中，中压发电机是必不可少的。然而，中压硅片并不适用于此类应用。因此，正确的解决方案是将基本单元串联起来。例如：一台额定输出电压为6.3 kV的5MW风力发电机，输出电流为3 x 436 Arms。整流过的变速发电机电压为1kV～10 kV的直流电压。

这样变化的电压如何才能连入电网？每个风力发电机需要有自己的变压器用来与电网相连。电网的电压应在20kV-30kV范围，这应该是变压器的输出电压。

变压器可由几个三相绕组组成，这里用了10个，每个为3 x 690 V，作为输入电压。

5    基于单元的中压风力发电机

新型中压风力发电机的原理如图6所示。

每个三相绕组附带一个基本单元和一个600kVA的三相逆变器。第四个IGBT管脚可被连接到每个基本单元的前面，这种排列可被称为中压单元。所有单元都可如图6所示串联起来。如果第四管脚的IGBT开关是关断的，发电机的直流电流将对单元直流环节电压进行充电。单元电网侧三相逆变器放电，控制自己的直流环节电压。对于3 x 690V交流电压，直流环节电压将为1.05kV。10个串联的基本单元可以产生高达10 ×1.05 kV = 10.5kV的反电动势（EMF）。电压仍然与整流后的发电机电压保持平衡。如果发电机转速下降，发电机电压也会变低。因此，为控制整流后的直流电流，也是为控制发电机的转矩，不得不旁路掉部分单元。如果旁路掉5个单元，剩余的反电动势是5 ×1.05 kV = 5.25kV。旁路掉更多的单元会增加直流电流和发电机转矩。被旁路掉的单元可向电网提供全部的无功功率。如果某个单元失效，它也将被旁路掉。单元直流环节电压最大值是1.2 kV ，因此即使仅有9个单元串联也可承载高达9 ×1.2 kV = 10.8kV的整流后发电机电压。

6  带中压同步发电机的变速风力发电机

带中压同步发电机的变速风力发电机特点如下。

⑴    发电机直流电压范围从0至Vdcmax;

⑵    每单元直流电压1.05 kV（采用1.7 kV硅片）；

⑶    Vdc max. per cell = 1.2 kV；

⑷    单元数量= Vdcmax/Vcell+1；

⑸    单元功率：Pgenmax/单元数量；

⑹    系统冗余 (+1)；

⑺    单元导通时间在0%-100%之间变化；

⑻    关断的单元可以产生全部的无功功率；

⑼    不论功率高低，效率都高 ；

⑽    线路测纹波频率 = Ncell × Fswcell；

⑾     简单的网侧变压器。

7    结论

大功率应用使用多个IGBT模块。然而，使用更多的带独立控制的开关要好的多。例如，用几个并联或串联的单元而不是一个巨大的单个单元。

优点如下：

⑴- 线路的功率因数好、电流总谐波失真小、开关频率更低、更少的无源器件；

⑵   模块化设计，适合不同的功率和电压且安装快速；

⑶- 采用经验证有效的半导体元件；

⑷- 更高的效率；

⑸- 高可靠性；

⑹- 极低的每kW成本。