2.2 风力发电机
　　对发电机的要求，如最小尺寸、纹波转矩和短路，特别是对于低速、直接驱动的发电机，产生带有若干相的发电机解决方案，如2个或3个三相绕组，或者6个三相绕组。由于标准工业三相逆变器和控制器，所以不使用带有5、7或更多相多相系统的发电机。对于兆瓦级发电机的尺寸，传统的方法是中压输出。然而，中压输入和输出需要使用中压pe组件。用在电网侧的最先进中压转换器，开关频率为几khz，效率大大降低并且每千瓦的成本贵很多。

　　2.3 无功功率控制
　　可再生能源的额外要求是：有功功率控制、无功功率控制，低压穿透能力以及不经常提到的一个要求，即不对称电网电压下的运行[7]。
　　可再生能源的无功功率控制，最初用在风力发电机中，最近更多用在光伏应用中，要求输入到电网侧逆变器的直流环节电压更高。
　　2.4 电网侧逆变器的运行
　　pwm变换器中的功率流是通过调整源电压u1和各自变换器反射输入电压vs1之间的相移角δ来控制的。
　　当u1超前于vs1，实际功率从交流电源流向变换器。相反地，如果u1滞后vs1，则功率从变换器的直流侧流入交流电源。实际传输的功率由方程（1）给出。
　　(1)
　　交流功率因数是通过控制vs1的幅度来调整的。每相等效电路和超前、滞后和单位功率因数运行的相位图如图2所示。相量图显示，要实现单位功率因数，vs1应为
　　(2)
　　
　　3、新设计提案
　　3.1 wt用于大功率风力发电机的逆变器单元串联
　　带有基于单独发电机绕组直驱变流器的风力发电机设计有很多优点，但也一个大缺点。发电机和变流器之间需要很多电缆-3个三相绕组。因此，在发电机舱中所有变流器都靠近发电机。为了在低电压下获得大功率，发电机电流要远大于1500a。一个有吸引力的解决方案是采用中压同步发电机和一个二极管整流器。但是，在这种情况下，直流电压变化大（1:2），并且需要中压硅装置。由于风力发电机被期望即使是在最小转速和如1000v的最小直流电压下仍能输出电能，中压变压器的输出电压相对来说是低的，即660v。与此同时，直流电压可能超过2kv。
　　对于电网侧逆变器，一个合乎逻辑的解决方案是一系列串联的逆变器，它可以对整流后变化的发电机电压进行分压。这些电网侧逆变器单元连接到中压电网变压器的初级绕组，并独立地保持其直流环节电压。为了降低发电机电压，一些单元必须被旁路，从而使单元的等效总电压低，与发电机电压相符。风力发电机转矩需求与发电机电流需求是一样的，因此它与真正的、实际的直流电流值相比较。如果转矩需求比实际直流电流值高，旁路时间总和应更大，更多的单元被绕过，等效反电动势将会降低，从而增大直流电流。
　　所用的每个电网侧逆变器控制和保持恒定的输入直流电压，如1000v，并连接到变压器的初级绕组。如果直流电压值高于设定值，放电电流就越大。电网侧逆变器可以是单相或三相的。单相单元只有一个变压器绕组。经过整流的发电机中压，比如十几千伏，为这一系列逆变器单元供电。某些单元有输入旁路开关，允许进行直流环节控制，某些单元则没有输入旁路。它们总是串联的，其电压总和对应于最小发电机电压。
　　以下介绍的是一个兆瓦级风力发电机的电源转换方案，由一个中压同步发电机、一个位于发电机舱中的二极管整流器、一个至中压电网侧逆变器的中压直流高效输电以及高压电网变压器组成。图3[6]也使用了若干共享可变输出发电机电压的单元。每个单元有一个电网侧逆变器、三相或者单相、独立变压器绕组和直流环节电容器。输入功率-来自中压发电机的电流-对直流环节进行充电，变换器将其电释放完。这就是为什么直流环节电压保持不变，因为并网逆变器控制到电网的直流放电电流。单元输入的特点是采用半桥配置，例如传统的升压器，然而，这个只作为旁路开关使用。如果发电机电压低于串联单元电压之和，则来自发电机的电流会减小。因此，更多的单元被旁路掉，从而减少单元数量，增大发电机的电流。
　　
　　
　　
　　图3 带中压电网侧逆变器的中压发电机
　　
　　
　　特点：
　　●发电机直流电压从1000v到vdcmax，在10kvdc范围内；
　　●对于3×690vac单元供电，每单元直流电压1100v(1700v硅片)；
　　●单元数=vdcmax/vcell；
　　●单元功率：pgenmax/单元数；
　　●优化单元功率分配；
　　●不同数量已连接和被旁路单元的中压直流电流控制；
　　●单元导通时间各有不同，从0%到100%；
　　●关闭的单元能产生完全无功功率；
　　●满功率或较低功率下的高效率；
　　●采用每单元交错pwm，减少总谐波失真；
　　●电网侧电流纹波频率等于开关频率乘以单元数；
　　●低压穿越能力；
　　●50/60hz应用中无差异；
　　●新风场概念：风力涡轮发电机及整流器连接到位于风场中心的功率转换器。所有单元可以在一个集中解决方案中，位于风场中最适合的位置，即靠近分站；
　　●单元包括成熟可靠的1700v硅片，避免使用有损中压设备，实现高效率的功率转换；
　　●由于现有的中压设备的限制，中压发电机绕组电压没有限制。

　　3.2 光伏应用
　　光伏应用通常只有一个pe电网侧并网逆变器（gti）。gti交流输出电压与最小直流输入电压成正比-启动光伏电压与最低光照成正比。如果选择的交流输出电压较低，则额定功率的电流会更高；然而，与此同时，启动电压会较低。因此交流输出电压是一个折衷的办法：一些产品使用3×270v，而其它使用3×328v。
　　较高的交流输出电压设计忽视了可被使用的最小能量，如果光伏电压/输出交流电压较低。在光伏应用中，gti仅工作在约1/2的额定输出电压下。开发了1200v硅片用于高达480vac的输入/输出电压，如今的光伏应用仅使用270~330v。这种运行的效率较低，因为它与调制因子m(vac/dc的比值)密切相关。对于400vac/650vdc或480vac/800vdc，效率非常相似，比270vac(500-900vdc)光伏应用所使用的比率更高(见图4)。
　　
　　
　　
　　图4 各种功率下gti的效率；fsw=5khz