電力電子技術(shù)快速發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)源于電力電子器件的發(fā)展，而先進(jìn)的電力電子器件為其在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
1.igbt
在二十多年的發(fā)展歷程中，除了保持 igbt 基本結(jié)構(gòu)、基本原理的特點(diǎn)不變之外， 它經(jīng)歷了六代有各自特色的演變。迄今為止 igbt 仍是風(fēng)力發(fā)電工程中使用的最廣泛的功率器件,在風(fēng)力發(fā)電中，因?yàn)轱L(fēng)速經(jīng)常變化，igbt 模塊在很短的時間內(nèi)溫度波動起伏大，會導(dǎo)致芯片和銅底片之間以及銅底片和基板之間的焊接部分承受大量的周期性的熱-機(jī)械應(yīng)力，所以提高模塊應(yīng)力十分重要。此外，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)艙中空間的節(jié)省不是一個小問題，提高模塊功率密度也不容忽視。igbt的電壓源換流器具有關(guān)斷電流的能力，可以應(yīng)用脈寬調(diào)制技術(shù)(pwm)進(jìn)行無源逆變，解決了用直流輸電向無交流電源的負(fù)荷點(diǎn)送電的問題。
科學(xué)家針對風(fēng)力系統(tǒng)特點(diǎn)專門設(shè)計(jì)了一種采用由igbt組成的“h”型 spwm 逆變器，通過控制“h”型逆變器中igbt的開關(guān)波形，可以控制輸出電流;通過控制spwm 的起始角θ， 可以使逆變器以功率因數(shù)為1的方式向電網(wǎng)輸送能源，并使諧波因數(shù)、畸變因數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
2.交直交變頻器
在變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，需要變頻裝置來完成由發(fā)電機(jī)到電網(wǎng)的能量傳遞。交直交變頻器有效地克服了交交變頻器的輸出電壓諧波多，輸入側(cè)功率因數(shù)低，使用功率元件數(shù)量多等缺點(diǎn)，易于控制策略的實(shí)現(xiàn)和雙向變流，特別適合變速恒頻雙饋電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和無刷雙饋電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。此外，海上風(fēng)電場采用電力電子變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)有功和無功的控制，使風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行在變速狀態(tài)以捕獲最大的風(fēng)能同時降低機(jī)械應(yīng)力和噪音。
3.矩陣變換器
矩陣變換器是一種交交直接變頻器， 沒有中間直流環(huán)節(jié)，功率電路簡單，可輸出幅值、頻率均可控的電壓，諧波含量較小。應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電中的矩陣式變換器，通過調(diào)節(jié)其輸出頻率、電壓、電流和相位，以實(shí)現(xiàn)變速恒頻控制、最大風(fēng)能捕獲控制、以及有功功率和無功功率的解耦控制等，目前矩陣式變換器的控制多采用空間矢量變換控制方法。