風電，將風能轉化為電能，正是新能源應用的一個重要領域。經過近百年的發展，現代風力發電機系統，從塔筒高度，葉輪直徑，輸出功率，控制復雜度都在不斷創造新的記錄，僅國內最新型風力發電機的輸出功率可達10MW，塔筒高度可達115米，葉輪直徑可達185米。

風力發電機的所處環境，也在不斷的擴展。在陸上的風電場，國內最高的海拔到了4700米，而海上的風電場，國內最遠的風電場，離岸的直線距離為48千米。

風機的功率和尺寸不斷增大，應用場景不斷擴展，對于風機在風速變化下的適應性，以及極端條件下風機的安全性，提出了更高的要求。而這正是風機變槳控制的拿手好戲。變槳控制，即采用機械液壓或者電動伺服的方式，控制風機槳葉的旋轉，來調節槳葉的節距角，改變氣流對槳葉的攻角，進而控制風機槳葉捕獲的氣動轉矩和氣動功率。

來自CCTV

變槳控制原理

以葉片的旋轉面為參考面，當葉片與該面的角度及槳距角為0時，葉片捕獲的風能最大，此時的風力發電機發出的功率也最大，當葉片與該面的角度及槳距角為90時，葉片的阻力最大，使得風機停機，這在一些極端天氣里，對整個風機的安全運行至關重要。

電動變槳因為運行維護方便，成本低，控制響應高，在風電中采用的越來越多。電動變槳采用電動伺服控制器驅動變槳電機，變槳電機驅動小齒輪，小齒輪再驅動槳葉的變槳軸承，從而實現葉片的轉動。

電動變槳示意圖，來自易福門電子官網

變槳控制的要求

變槳控制的驅動器可靠性，環境適應性的要求很高，因為一個變槳驅動器出現故障，輕則造成風機停機，重則危及整個塔筒的安全，即使最小的維修，其停機的發電損失，以及巨額的維修費用也會對風電場造成巨大的經濟損失。從下表可以看出變槳驅動器的極高的可靠性，環境適應性，安全性的要求。例如，典型工業伺服驅動器的工作環境溫度只到45°C，45°C以上需要降額，而變槳控制驅動器的工作溫度最高可達70°C，另外對于振動要求，典型工業伺服驅動器的振動依據頻率范圍在0.5g到1g之間，低頻20HZ以下1g，20Hz~50Hz之間0.5g或者0.6g，而變槳控制驅動器可達2g，另外變槳控制驅動器會需要通過低電壓穿越測試，高電壓穿越測試，以及考慮設計/制造失效模式影響分析等等。

變槳控制驅動器與工業伺服驅動器可靠性比較表

英飛凌作為首屈一指的功率半導體供應商，自然也是風電變槳系統的主要電力電子方案的供應商，與全球變槳產品的廠商都有相應的合作，其中戰略合作伙伴深圳市匯川技術股份有限公司（以下簡稱匯川技術）推出的PD800/802系列變槳驅動器，已經累計發貨超過15000臺，服務于全國各地160多個風場，以其高安全性，高可靠性，高集成度受到了多數風電主機廠和系統集成商客戶的稱贊。

匯川技術PD800/802系列變槳驅動器

變槳控制中的IGBT模塊的特點：

匯川技術的PD800/802系列變槳驅動器中，都采用了英飛凌的Econo3封裝的模塊，如下圖的右側圖所示。

Econo2封裝

Econo3封裝

Econo系列的模塊，包括Econo2和Econo3兩種封裝，支持多種拓撲形式，包括：

整流橋，剎車，逆變橋一體化的EconoPIM

僅整流橋（二極管，晶閘管）的EconoBRIDGE

僅逆變橋（三相）的EconoPACK

三電平拓撲

Econo系列的模塊，也能適配從650V~1700V電壓等級的不同系列的IGBT和Diode芯片，針對整流二極管和晶閘管，可以適配高達2.2kV的芯片。

英飛凌的Econo3系列IGBT模塊，作為英飛凌最經典的Econo的封裝之一，因為帶有銅基板，過載能力強，具備高可靠性和長壽命特點；功率和驅動端子分列排布，具有易用性特點；同封裝具備整流橋和逆變橋拓撲，統一模塊高度，方便安裝，助力風電變槳驅動器的發展，而Econo系列模塊也集成了最新一代的IGBT7芯片，進一步擴展風電變槳驅動器的功率空間。

責任編輯：xj

原文標題：小幫手解決大問題——風電中的變槳控制

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