IGBT 取代可控硅
　　风力涡轮发电机所需的功率半导体器件是从事微电子学的人所不熟悉的。你要考虑的不是亚微米线宽，而是一个单器件模块占用的欧洲标准印制板面积(从34mm×94mm ~ 140mm×190 mm)。这样的器件可在数千伏电压下承受千安培级的电流，而且在过去几十年内，这一技术的进步是对风力涡轮发电机发展的最大贡献。在 Growian 时代，可控硅技术可应付大功率应用，但传导损耗很大，并且转换时间的性能很差，常常在 100ms 范围内。相应地，变频器级采用6个阶跃或12个阶跃的波形近似一个正弦波的能量分布，从而产生特别强的奇次谐波，如五次谐波和十一次谐波。这些局限导致人们需要使用谐波频率滤波器。
　　用IGBT（绝缘栅双极晶体管）代替 Growian 的第一代可控硅，就可使用脉宽调制（PWM）来克服不良的谐波性能。该技术也使实际功率和无功功率的控制更为方便。尽管传统的可控硅很耐用，当今的可控硅，如三菱公司的 FT1500AU-240 可以在 12kV电压下开关1.5kA 电流，开关时间为 15ms ，但当传导电流超过维持电流值时，传统的可控硅是不可能关断的。GTO（栅极可关断）可控硅（如三菱公司的 FG6000AU-120D）可连续提供 6 kV 的电压和1.5kA的电流，并可在 30ms 内实现关断控制，但它们难以驱动。更糟的是，所有的可控硅都很难并联使用，而要达到风力涡轮发电机所需的功率水平，并联使用常常是不可或缺的。
　　大功率 IGBT 既有 MOSFET 的容易驱动和电流共享特性，又有1ms 的开关时间。虽然转换线路频率所需的 PWM 频率很低，仅为几千赫兹，但这种快速切换在IGBT穿越线性工作区时可减小传导损耗。诸如 Eupec 公司的 FZ600R65KF1等器件，其 导通时间不到 1ms，关断时间小于 6ms，可以在 6kV 电压下控制 1.2kA 电流；诸如该公司的 FZ3600R12KE3 等低电压器件，可以在 1.2kV 电压下开关 3.6kA 电流。因此，IGBT 可用于大功率变频器和软起动控制器。专业生产大功率半导体器件的其他公司包括 ABB公司、Dynex公司、富士通电子公司、Powerex公司和 Semikron公司。
　　Gamesa E條ica 公司的风力涡轮发电机系列具有660kW ~ 2MW输出功率范围，广泛采用IGBT 技术来实现变速控制和变频控制。可变倾斜角转子轮叶控制允许进行连续调整来获取最高的功率，并可耦合到其发电机速度范围为900rpm~1900rpm的一个 DFIG 系统。这种控制技术可将峰值、闪烁以及谐波都降低到最低程度，从而方便连网许可问题。矢量控制系统可产生或消耗无功能量，对功率系数进行精密调整，使电网电压稳定性得到提高。Gamesa E條ica公司 的功率电路还使自己的涡轮机能在电网中其他地方发生断电时保持在线操作。从经济上说，这些问题在西班牙是至关重要的，因为西班牙对高质量的电网连接要征收额外关税的。
　　法国 Cegele 公司主管风能部门的Ivan Novikoff指出，风力涡轮发电机及其技术的选择主要取决于当地基础设施的位置和特性。Novikoff 说，电缆敷设、起动时的起动电流和短路电流等问题都取决于系统结构。该公司在为已知用途的风力涡轮发电机制定规范时，都要考虑许多次要而又必须考虑的问题，从允许的转子高度、噪声辐射，到制造商的现场服务质量，不一而足。Novikoff 解释说，从投资者的观点来看，要考虑的机器经济因素包括风力供应的可靠性、机器的可靠性和维护成本以及电力生产关税的差异。

　　参考文献
　　Pedersen, MB and P Nielsen, "Description of two Danish 630 kW wind turbines Nibe A and Nibe B, Copenhagen," Third British Hydromechanics Research Association International Symposium on Wind Energy Systems, 1980.