Permanent magnet synchronous full power wind power converter and its control

This book is based on \"permanent magnet synchronous wind power generation\" and \"power electronic conversion technology\". From the perspectives of permanent magnet synchronous generators and their control strategies, various converter topologies and controls, and the process and design of major electrical components of converters, it systematically discusses permanent magnet synchronous generators, permanent magnet synchronous generator control, grid-side converter control, PMSG converters based on uncontrolled rectifier type, PMSG converters based on three-level topology, PMSG converters based on cascaded multilevel topology, PMSG converters based on modular multilevel converter topology, PMSG converters based on matrix converter topology, PMSG converters based on current source converter topology, grid adaptability control of PMSG converters, and the process and design of major components of wind power converters. It provides certain theoretical and technical references for the application and research of permanent magnet synchronous full-power wind power converter technology. This book is suitable for researchers and engineering technicians in the fields of wind power converters, high-power converters and their design, permanent magnet synchronous motor control and renewable energy grid-connected technology. It can also be used as a reference book for teachers and graduate students engaged in teaching and research of power electronics technology in universities. Chapter 1 Introduction 1 1.1 Wind power technology and its industry development 1 1.1.1 Current status of global wind power development 1 1.1.2 Overview of China\'s wind power development 4 1.2 Overview of wind power generation system 5 1.2.1 Basic principles of wind power generation 5 1.2.2 Classification of wind turbines 6 1.2.3 Composition of wind turbines 8 1.2.4 Power control of wind turbines 15 1.3 Main structural types of grid-connected wind turbines 18 1.3.1 Fixed speed wind turbines 18 1.3.2 Variable speed constant frequency wind turbines 19 1.4 Overview of permanent magnet synchronous full-power wind turbine converters 20 1.4.1 Topology of permanent magnet synchronous full-power wind turbine converters 20 1.4.2 Introduction to main full-power wind turbine converters 25 References 30 Chapter 2 Permanent magnet direct-drive synchronous generators 32 2.1 Overview 32 2.2 2.3 Permanent magnet direct drive synchronous wind turbine structure and classification 33 2.3.1 Magnetization curve of ferromagnetic materials 36 2.3.2 Performance indicators of permanent magnet materials 37 2.3.3 Classification of permanent magnet materials and NdFeB permanent magnet materials 39 2.3.4 Selection principles of permanent magnet materials 42 2.4 Magnetic circuit calculation of permanent magnet synchronous generator 43 2.4.1 Equivalent magnetic circuit of permanent magnet synchronous generator 43 2.4.2 Determination of permanent magnet working point 49 2.5 Operating characteristics of permanent magnet synchronous generator 50 2.5.1 Voltage equation and phasor diagram 50 2.5.2 Armature reaction and armature reaction inductance of permanent magnet synchronous generator 51 2.5.3 Power equation and power angle characteristics of permanent magnet synchronous generator 52 2.5.4 External characteristics and inherent voltage regulation of permanent magnet synchronous generator 53 2.5.5 Short circuit problem of permanent magnet synchronous generator 54 2.5.6 Sinusoidal distortion rate of voltage waveform 54 2.5.7 Losses and efficiency of permanent magnet synchronous generator 55 2.6 Electromagnetic design of MW-class permanent magnet synchronous wind turbine 57 2.6.1 Characteristics of electromagnetic design 57 2.6.2 Key points of electromagnetic design 58 2.7 Temperature rise and cooling of permanent magnet synchronous generator 67 2.7.1 Temperature rise of permanent magnet synchronous generator 67 2.7.2 Heat transfer analysis of permanent magnet synchronous generator 68 2.7.3 Maximum temperature rise of permanent magnet synchronous generator 70 2.7.4 Cooling of permanent magnet synchronous generator 71 2.8 Summary of this chapter 72 References 72 Chapter 3 Control of permanent magnet synchronous generator 74 3.1 Vector decoupling control strategy of PMSG 74 3.1.1 Vector control principle 74 3.1.2 Field-oriented decoupling control of PMSG 75 3.1.3 Field weakening control of PMSG 77 3.1.4 3.2 PMSG Efficiency Optimal Control 78 3.2 PMSG Direct Torque Control 79 3.2.1 Principle of Direct Torque Control 79 3.2.2 Estimation of Stator Flux 82 3.2.3 Minimization Control of Stator Current 84 3.3 PMSG Speed ​​Sensorless Control 85 3.3.1 Overview of PMSG Speed ​​Sensorless Control 85 3.3.2 PMSG Speed ​​Sensorless Control Based on Phase-Locked Loop and Model Reference Adaptation 89 3.3.3 PMSG Speed ​​Sensorless Control Based on Sliding Mode Observer 91 3.4 PMSG Parameter Identification 98 3.4.1 Overview of Parameter Identification Methods 98 3.4.2 Permanent Magnet Synchronous Generator Parameter Identification Based on Least Squares Method 99 3.4.3 Direct Parameter Identification Method Based on Vector Control System 102 3.5 Chapter Summary 103 References 104 Chapter 4 Control of Grid-Side Converter 109 4.1 Overview 109 4.2 4.2.1 Basic principles of repetitive control and its design method 112 4.2.2 Analysis of problems with traditional repetitive control structure 114 4.2.3 An improved repetitive control structure 118 4.3 Deadbeat control of grid-side converter 122 4.3.1 Discrete model of system physical circuit 122 4.3.2 General method of deadbeat control 123 4.4 Model predictive control of grid-side converter 126 4.4.1 Establishment of system model 127 4.4.2 Principle of hysteresis model predictive control 128 4.4.3 Analysis and suppression of resonance characteristics of HMPC control system 129 4.5 LCL filter of grid-side converter and its improvement 133 4.5.1 Analysis of output filter performance of grid-side converter when using LCL filter 133 4.5.2 Analysis and comparison of improved LCL filter topologies 136 4.6 Summary of this chapter 141 5.1 PMSG Converter Based on Uncontrolled Rectification 143 5.2 PMSG Converter Based on Boost Uncontrolled Rectification 145 5.2.1 PMSG Converter Based on Boost Uncontrolled Rectification with Passive PFC 146 5.2.2 PMSG Converter Based on Boost Uncontrolled Rectification with Active PFC 147 5.2.3 PMSG Converter Based on Boost Uncontrolled Rectification 153 5.3 PMSG Converter Based on Vienna Rectifier 155 5.3.1 Working Principle Analysis of Vienna Rectifier 156 5.3.2 Control of Vienna Rectifier 158 5.4 Summary of this Chapter 159 References 160 Chapter 6 PMSG Converter Based on Three-Level Topology 161 6.1 Basic Topology and Key Technologies of Three-Level PMSG Converter 161 6.1.1 6.1.2 Three-level topology based on flying capacitor 162 6.1.3 Key technologies of three-level converter 163 6.2 Modulation strategy of three-level PMSG converter and optimization of grid-side filter 170 6.2.1 Comparative analysis of DPWM modulation strategy 171 6.2.2 Optimal design of grid-side filter 175 6.3 Three-level PMSG converter based on modular parallel connection 178 6.3.1 Modular parallel connection scheme and its control 179 6.3.2 Zero-sequence circulating current analysis of modular parallel converter 182 6.3.3 Zero-sequence circulating current suppression of modular parallel three-level 188 6.4 Summary 196 References 196 Chapter 7 PMSG converter based on cascaded multilevel topology 199 7.1 Overview 199 7.2 H-bridge cascaded multilevel inverter circuit and multi-phase PSMG 200 7.2.1 Power unit circuit based on H-bridge inverter 200 7.2.2 Topology of cascade multilevel inverter based on H-bridge 201 7.2.3 Working principle of H-bridge cascade inverter 202 7.2.4 Grid-connected control of single-phase cascade H-bridge 205 7.2.5 Multiphase permanent magnet synchronous generator 208 7.3 Topology and control of PMSG wind power converter using cascade multilevel technology 209 7.3.1 Cascade PMSG wind power converter based on uncontrolled rectifier 209 7.3.2 Cascade PMSG wind power converter based on controlled rectifier 212 7.4 Modulation strategy of cascade multilevel inverter 216 7.4.1 Modulation of cascade multilevel inverter 216 7.4.2 Step wave modulation method 216 7.4.3 Carrier modulation PWM method 218 7.4.4 Space Vector Modulation Method 223 7.4.5 Harmonic Characteristics of Single Polarity Frequency Double Carrier Phase Shift Modulation Method 225 7.5 Summary of This Chapter 228 References 228 Chapter 8 PMSG Converter Based on MMC Topology 231 8.1 Overview of MMC 231 8.2 Wind Power Converter Based on MMC Topology and Its DC Transmission System 233 8.3 Equivalent Model Circuit, Operation and Modulation Principle of MMC 237 8.3.1 MMC Equivalent Model Circuit 238 8.3.2 MMC Operation Principle and Basic Equations 239 8.3.3 MMC Modulation Principle 242 8.4 MMC Capacitor Voltage Balancing Strategy 244 8.4.1 Balance Control Strategy of Sub-module Capacitor Voltage in the Same Arm 245 8.4.2 Arm Voltage Balancing Control Strategy 248 8.4.3 Capacitor Voltage Pulsation Suppression Strategy When Outputting Low Frequency AC 253 8.5 Summary of This Chapter 258 References 259 Chapter 9 PMSG Converter Based on Matrix Converter (MC) Topology 261 9.1 Overview 261 9.1.1 Research Overview of Conventional Matrix Converter (CMC) 262 9.1.2 Research Overview of Two-Stage Matrix Converter (TSMC) 263 9.1.3 Development of Commercial Inverter Based on MC 264 9.1.4 Doubly-Fed Wind Power Converter Technology Based on MC 265 9.2 PMSG Direct-Drive Wind Power Generation System Based on MC 265 9.2.1 Direct-Drive Wind Power Generation System Based on CMC-PMSG 266 9.2.2 Direct-Drive Wind Power Generation System Based on TSMC-PMSG 266 9.2.3 Direct-Drive Wind Power Generation System Based on SSMC-PMSG 267 9.2.4 Direct-Drive Wind Power Generation System Based on RMC-PMSG 267 9.2.5 PMSG Converter Control Strategy Based on MC 268 9.3 Indirect Space Vector Modulation Strategy for Conventional Matrix Converter (CMC) 269 9.3.1 Basic Principle of CMC 269 9.3.2 Space Vector Modulation of Equivalent AC-DC-AC Structure 275 9.3.3 Improved Modulation Strategy to Reduce Switching Losses 282 9.3.4 Four-Step Commutation Strategy 284 9.4 Modulation Strategy for Two-Stage Matrix Converter (TSMC) 286 9.4.1 Space Vector Modulation Strategy of TSMC 286 9.4.2 Common-Mode Voltage Rejection of TSMC 293 9.5 Controller Design Based on CMC 296 9.5.1 Control Circuit Structure 296 9.5.2 Decoder 297 9.5.3 Delay 299 9.5.4 Four-Step Commutation Switching Sequence 300 9.6 Summary 300 References 301 Chapter 10 PMSG Converter Based on Current Source Converter (CSC) Topology 303 10.1 Overview 303 10.2 CSC-PMSG Coordinated Control Strategy Based on System Operating Current Optimization 304 10.2.1 Current Source Converter DC Current Control 304 10.2.2 CSC Minimum DC Current Control to Meet Generator Control Requirements 306 10.2.3 CSC Minimum DC Current Control to Meet Grid Requirements 308 10.2.4 CSC-PMSG System Coordinated Control Scheme with Operating Current Optimization 311 10.2.5 Simulation Verification of Current Optimization Control Strategy 313 10.3 Grid-Connected Control Strategy of Grid-Side Inverter 315 10.3.1 Main Circuit Topology of Current Source Grid-Connected Inverter 316 10.3.2 Current Inner Loop Variable Structure Grid-Connected Control Strategy 317 10.3.3 Simulation Verification of Control Strategy 329 10.4 Chapter Summary 333 References 333 Chapter 11 Grid Adaptive Control of PMSG Converters 336 11.1 Overview of Grid Adaptive Control of PMSG Converters 336 11.2 PMSG Converter Control under Grid Voltage Unbalance Conditions 337 11.2.1 Key Technologies for Unbalanced Control 337 11.2.2 Unbalanced Control Strategy for Grid-side Converter 345 11.3 PMSG Converter Control under Grid Voltage Harmonics 354 11.3.1 Mathematical Model of PMSG Converter under Grid Voltage Harmonics 354 11.3.2 PMSG Converter Control Strategy under Grid Voltage Harmonics 355 11.4 Low Voltage Ride Through (LVRT) of PMSG Converter and Its Control Strategy 358 11.4.1 Standards for Low Voltage Ride Through of Wind Power Generation 358 11.4.2 Types and Characteristics of Grid Voltage Sags 360 11.4.3 DMSG Converter Low Voltage Ride Through Control Strategy 361 11.5 PMSG Converter High Voltage Ride Through (HVRT) and Its Control Strategy 374 11.5.1 Background and Research Status of High Voltage Ride Through (HVRT) 374 11.5.2 PMSG Converter High Voltage Ride Through Control Strategy 376 11.6 Summary of This Chapter 378 References 379 Chapter 12 Process and Design of Main Components of Wind Power Converter 381 12.1 Converter Switching Device Selection 381 12.1.1 Basic Criteria for IGBT Module Selection 382 12.1.2 Selection of IGBT Module Voltage and Current 383 12.1.3 IGBT Module Temperature Rise Design Requirements 386 12.1.4 Selection of IGBT Module Insulation Withstand Voltage 392 12.2 Overview of Film Capacitors 393 12.2.1 Film Capacitors and Their Basic Structure 393 12.2.2 12.2.3 Comparison of parameters of common film materials 397 12.2.4 Common filling materials for film capacitors 399 12.2.5 Process technology of film capacitors 402 12.2.6 Introduction to DC-link film capacitors and comparison with aluminum electrolytic capacitors 404 12.2.7 Application of DC-link film capacitors in wind power converters 404 12.3 Overview and application of low voltage ride-through resistors 406 12.3.1 Introduction to low voltage ride-through resistors 406 12.3.2 Application and market of low voltage ride-through resistors 407 12.3.3 Selection of low voltage ride-through resistor materials 407 12.3.4 Structure, design and test of low voltage ride-through resistors 410 12.4 Overview and application of water-cooled reactors 412 12.4.1 Introduction to reactors 412 12.4.2 12.4.3 Application of water-cooled reactors 414 12.5 Introduction and application of laminated busbars 414 12.5.1 Introduction to laminated busbars 414 12.5.2 Selection of laminated busbar materials 416 12.5.3 Inductance analysis of laminated busbars and low inductance optimization design 418 12.5.4 Dielectric strength of insulating materials 421 12.5.5 Design principles and processes of laminated busbars 422 12.5.6 Testing of laminated busbars 426 References 4281 Direct-drive wind power generation system based on CMC-PMSG 266 9.2.2 Direct-drive wind power generation system based on TSMC-PMSG 266 9.2.3 Direct-drive wind power generation system based on SSMC-PMSG 267 9.2.4 Direct-drive wind power generation system based on RMC-PMSG 267 9.2.5 PMSG converter control strategy based on MC 268 9.3 Indirect space vector modulation strategy of conventional matrix converter (CMC) 269 9.3.1 Basic principle of CMC 269 9.3.2 Space vector modulation of equivalent AC-DC-AC structure 275 9.3.3 Improved modulation strategy to reduce switching loss 282 9.3.4 Four-step commutation strategy 284 9.4 Modulation strategy of two-stage matrix converter (TSMC) 286 9.4.1 Space vector modulation strategy of TSMC 286 9.4.2 TSMC’s Common-Mode Voltage Rejection 293 9.5 Controller Design Based on CMC 296 9.5.1 Control Circuit Structure 296 9.5.2 Decoder 297 9.5.3 Delay 299 9.5.4 Four-Step Commutation Switching Sequence 300 9.6 Summary of This Chapter 300 References 301 Chapter 10 PMSG Converter Based on Current Source Converter (CSC) Topology 303 10.1 Overview 303 10.2 CSC-PMSG Coordinated Control Strategy Based on System Operating Current Optimization 304 10.2.1 Current Source Converter DC Current Control 304 10.2.2 CSC Minimum DC Current Control to Meet Generator Control Requirements 306 10.2.3 CSC Minimum DC Current Control to Meet Grid Connection Requirements 308 10.2.4 CSC-PMSG System Coordinated Control Scheme with Operating Current Optimization 311 10.2.5 10.3 Grid-connected control strategy for grid-side inverter 315 10.3.1 Main circuit topology of current source grid-connected inverter 316 10.3.2 Current inner loop variable structure grid-connected control strategy 317 10.3.3 Simulation verification of control strategy 329 10.4 Summary of this chapter 333 References 333 Chapter 11 Grid-adaptive control of PMSG converter 336 11.1 Overview of grid-adaptive control of PMSG converter 336 11.2 PMSG converter control under unbalanced grid voltage 337 11.2.1 Key technologies of unbalanced control 337 11.2.2 Unbalanced control strategy for grid-side converter 345 11.3 PMSG converter control under grid voltage harmonics 354 11.3.1 Mathematical model of PMSG converter under grid voltage harmonics 354 11.3.2 11.4 PMSG Converter Low Voltage Ride Through (LVRT) and Control Strategy 358 11.4.1 Standards for Low Voltage Ride Through of Wind Power Generation 358 11.4.2 Types and Characteristics of Grid Voltage Drops 360 11.4.3 DMSG Converter Low Voltage Ride Through Control Strategy 361 11.5 PMSG Converter High Voltage Ride Through (HVRT) and Control Strategy 374 11.5.1 Background and Research Status of High Voltage Ride Through (HVRT) 374 11.5.2 PMSG Converter High Voltage Ride Through Control Strategy 376 11.6 Summary of this Chapter 378 References 379 Chapter 12 Process and Design of Main Components of Wind Power Converter 381 12.1 Converter Switching Device Selection 381 12.1.1 Basic Criteria for IGBT Module Selection 382 12.1.2 12.1.3 IGBT module temperature rise design requirements 386 12.1.4 IGBT module insulation withstand voltage selection 392 12.2 Film capacitor overview 393 12.2.1 Film capacitors and their basic structure 393 12.2.2 Film capacitor basic parameters, equivalent model and relationship between main parameters 395 12.2.3 Comparison of common film material parameters 397 12.2.4 Common filling materials for film capacitors 399 12.2.5 Film capacitor process technology 402 12.2.6 Introduction to DC-link film capacitors and comparison with aluminum electrolytic capacitors 404 12.2.7 Application of DC-link film capacitors in wind power converters 404 12.3 Overview and application of low voltage through resistors 406 12.3.1 Introduction to low voltage through resistors 406 12.3.2 Application and market of low voltage through resistors 407 12.3.3 Selection of Low Voltage Through Resistor Materials 407 12.3.4 Structure, Design and Test of Low Voltage Through Resistor 410 12.4 Overview and Application of Water-Cooled Reactors 412 12.4.1 Introduction to Reactors 412 12.4.2 Classification and Characteristics of Water-Cooled Reactors 413 12.4.3 Application of Water-Cooled Reactors 414 12.5 Introduction and Application of Laminated Busbars 414 12.5.1 Introduction to Laminated Busbars 414 12.5.2 Selection of Laminated Busbar Materials 416 12.5.3 Inductance Analysis of Laminated Busbars and Low Inductance Optimization Design 418 12.5.4 Dielectric Strength of Insulating Materials 421 12.5.5 Design Principles and Processes of Laminated Busbars 422 12.5.6 Testing of Laminated Busbars 426 References 4281 Direct-drive wind power generation system based on CMC-PMSG 266 9.2.2 Direct-drive wind power generation system based on TSMC-PMSG 266 9.2.3 Direct-drive wind power generation system based on SSMC-PMSG 267 9.2.4 Direct-drive wind power generation system based on RMC-PMSG 267 9.2.5 PMSG converter control strategy based on MC 268 9.3 Indirect space vector modulation strategy of conventional matrix converter (CMC) 269 9.3.1 Basic principle of CMC 269 9.3.2 Space vector modulation of equivalent AC-DC-AC structure 275 9.3.3 Improved modulation strategy to reduce switching loss 282 9.3.4 Four-step commutation strategy 284 9.4 Modulation strategy of two-stage matrix converter (TSMC) 286 9.4.1 Space vector modulation strategy of TSMC 286 9.4.2 TSMC’s Common-Mode Voltage Rejection 293 9.5 Controller Design Based on CMC 296 9.5.1 Control Circuit Structure 296 9.5.2 Decoder 297 9.5.3 Delay 299 9.5.4 Four-Step Commutation Switching Sequence 300 9.6 Summary of This Chapter 300 References 301 Chapter 10 PMSG Converter Based on Current Source Converter (CSC) Topology 303 10.1 Overview 303 10.2 CSC-PMSG Coordinated Control Strategy Based on System Operating Current Optimization 304 10.2.1 Current Source Converter DC Current Control 304 10.2.2 CSC Minimum DC Current Control to Meet Generator Control Requirements 306 10.2.3 CSC Minimum DC Current Control to Meet Grid Connection Requirements 308 10.2.4 CSC-PMSG System Coordinated Control Scheme with Operating Current Optimization 311 10.2.5 10.3 Grid-connected control strategy for grid-side inverter 315 10.3.1 Main circuit topology of current source grid-connected inverter 316 10.3.2 Current inner loop variable structure grid-connected control strategy 317 10.3.3 Simulation verification of control strategy 329 10.4 Summary of this chapter 333 References 333 Chapter 11 Grid-adaptive control of PMSG converter 336 11.1 Overview of grid-adaptive control of PMSG converter 336 11.2 PMSG converter control under unbalanced grid voltage 337 11.2.1 Key technologies of unbalanced control 337 11.2.2 Unbalanced control strategy for grid-side converter 345 11.3 PMSG converter control under grid voltage harmonics 354 11.3.1 Mathematical model of PMSG converter under grid voltage harmonics 354 11.3.2 11.4 PMSG Converter Low Voltage Ride Through (LVRT) and Control Strategy 358 11.4.1 Standards for Low Voltage Ride Through of Wind Power Generation 358 11.4.2 Types and Characteristics of Grid Voltage Drops 360 11.4.3 DMSG Converter Low Voltage Ride Through Control Strategy 361 11.5 PMSG Converter High Voltage Ride Through (HVRT) and Control Strategy 374 11.5.1 Background and Research Status of High Voltage Ride Through (HVRT) 374 11.5.2 PMSG Converter High Voltage Ride Through Control Strategy 376 11.6 Summary of this Chapter 378 References 379 Chapter 12 Process and Design of Main Components of Wind Power Converter 381 12.1 Converter Switching Device Selection 381 12.1.1 Basic Criteria for IGBT Module Selection 382 12.1.2 12.1.3 IGBT module temperature rise design requirements 386 12.1.4 IGBT module insulation withstand voltage selection 392 12.2 Film capacitor overview 393 12.2.1 Film capacitors and their basic structure 393 12.2.2 Film capacitor basic parameters, equivalent model and relationship between main parameters 395 12.2.3 Comparison of common film material parameters 397 12.2.4 Common filling materials for film capacitors 399 12.2.5 Film capacitor process technology 402 12.2.6 Introduction to DC-link film capacitors and comparison with aluminum electrolytic capacitors 404 12.2.7 Application of DC-link film capacitors in wind power converters 404 12.3 Overview and application of low voltage through resistors 406 12.3.1 Introduction to low voltage through resistors 406 12.3.2 Application and market of low voltage through resistors 407 12.3.3 Selection of Low Voltage Through Resistor Materials 407 12.3.4 Structure, Design and Test of Low Voltage Through Resistor 410 12.4 Overview and Application of Water-Cooled Reactors 412 12.4.1 Introduction to Reactors 412 12.4.2 Classification and Characteristics of Water-Cooled Reactors 413 12.4.3 Application of Water-Cooled Reactors 414 12.5 Introduction and Application of Laminated Busbars 414 12.5.1 Introduction to Laminated Busbars 414 12.5.2 Selection of Laminated Busbar Materials 416 12.5.3 Inductance Analysis of Laminated Busbars and Low Inductance Optimization Design 418 12.5.4 Dielectric Strength of Insulating Materials 421 12.5.5 Design Principles and Processes of Laminated Busbars 422 12.5.6 Testing of Laminated Busbars 426 References 4282 Types and Characteristics of Grid Voltage Drops 360 11.4.3 Low Voltage Ride Through Control Strategy for DMSG Converter 361 11.5 High Voltage Ride Through (HVRT) and Its Control Strategy for PMSG Converter 374 11.5.1 Background and Research Status of High Voltage Ride Through (HVRT) 374 11.5.2 High Voltage Ride Through Control Strategy for PMSG Converter 376 11.6 Summary of This Chapter 378 References 379 Chapter 12 Process and Design of Main Components of Wind Power Converter 381 12.1 Selection of Converter Switching Devices 381 12.1.1 Basic Criteria for IGBT Module Selection 382 12.1.2 Selection of IGBT Module Voltage and Current 383 12.1.3 Design Requirements for Temperature Rise of IGBT Module 386 12.1.4 Selection of IGBT Module Insulation Withstand Voltage 392 12.2 Overview of Film Capacitors 393 12.2.1 12.2.2 Basic parameters of film capacitors, equivalent models and the relationship between main parameters 395 12.2.3 Comparison of parameters of common film materials 397 12.2.4 Common filling materials for film capacitors 399 12.2.5 Process technology of film capacitors 402 12.2.6 Introduction to DC-link film capacitors and comparison with aluminum electrolytic capacitors 404 12.2.7 Application of DC-link film capacitors in wind power converters 404 12.3 Overview and application of low voltage ride-through resistors 406 12.3.1 Introduction to low voltage ride-through resistors 406 12.3.2 Application and market of low voltage ride-through resistors 407 12.3.3 Selection of low voltage ride-through resistor materials 407 12.3.4 Structure, design and test of low voltage ride-through resistors 410 12.4 Overview and application of water-cooled reactors 412 12.4.1 Introduction to reactors 412 12.4.2 Classification and Characteristics of Water-Cooled Reactors 413 12.4.3 Applications of Water-Cooled Reactors 414 12.5 Introduction and Application of Laminated Busbars 414 12.5.1 Introduction to Laminated Busbars 414 12.5.2 Selection of Laminated Busbar Materials 416 12.5.3 Inductance Analysis and Low Inductance Optimization Design of Laminated Busbars 418 12.5.4 Dielectric Strength of Insulating Materials 421 12.5.5 Design Principles and Processes of Laminated Busbars 422 12.5.6 Testing of Laminated Busbars 426 References 4282 Types and Characteristics of Grid Voltage Drops 360 11.4.3 Low Voltage Ride Through Control Strategy for DMSG Converter 361 11.5 High Voltage Ride Through (HVRT) and Its Control Strategy for PMSG Converter 374 11.5.1 Background and Research Status of High Voltage Ride Through (HVRT) 374 11.5.2 High Voltage Ride Through Control Strategy for PMSG Converter 376 11.6 Summary of This Chapter 378 References 379 Chapter 12 Process and Design of Main Components of Wind Power Converter 381 12.1 Selection of Converter Switching Devices 381 12.1.1 Basic Criteria for IGBT Module Selection 382 12.1.2 Selection of IGBT Module Voltage and Current 383 12.1.3 Design Requirements for Temperature Rise of IGBT Module 386 12.1.4 Selection of IGBT Module Insulation Withstand Voltage 392 12.2 Overview of Film Capacitors 393 12.2.1 12.2.2 Basic parameters of film capacitors, equivalent models and the relationship between main parameters 395 12.2.3 Comparison of parameters of common film materials 397 12.2.4 Common filling materials for film capacitors 399 12.2.5 Process technology of film capacitors 402 12.2.6 Introduction to DC-link film capacitors and comparison with aluminum electrolytic capacitors 404 12.2.7 Application of DC-link film capacitors in wind power converters 404 12.3 Overview and application of low voltage ride-through resistors 406 12.3.1 Introduction to low voltage ride-through resistors 406 12.3.2 Application and market of low voltage ride-through resistors 407 12.3.3 Selection of low voltage ride-through resistor materials 407 12.3.4 Structure, design and test of low voltage ride-through resistors 410 12.4 Overview and application of water-cooled reactors 412 12.4.1 Introduction to reactors 412 12.4.2 Classification and Characteristics of Water-Cooled Reactors 413 12.4.3 Applications of Water-Cooled Reactors 414 12.5 Introduction and Application of Laminated Busbars 414 12.5.1 Introduction to Laminated Busbars 414 12.5.2 Selection of Laminated Busbar Materials 416 12.5.3 Inductance Analysis and Low Inductance Optimization Design of Laminated Busbars 418 12.5.4 Dielectric Strength of Insulating Materials 421 12.5.5 Design Principles and Processes of Laminated Busbars 422 12.5.6 Testing of Laminated Busbars 426 References 428