由于大功率风力发电机组的风能利用率高，经济效益好，风力发电机组的容量不断增大。而半导体开关功率器件受电压等级和额定电流的制约，容量有限，无法满足大功率的要求，必须采取技术手段来解决工程需要。主要技术方法如下。
1.采用器件串／并联技术来提高电压等级
图3-17所示为一种变流器主电路结构。这种电路结构为交-直-交电流源型，采用功率器件GTO串联的两电平逆变器，利用器件的串联实现高压，从而提高逆变器容量。
图3-17 器件串联变流器主电路结构
从图3-17可见，变流器前端采用18脉冲晶闸管整流，中间经电抗器后直接与后端的GTO串联两电平逆变器相接，拓扑结构简单，故障点少。
图3-18是采用IGBT直接串联方式的高压变流器。该系统是由电网高压直接经高压断路器进入变流器，经过高压二极管全桥整流、直流平波电抗器和电容滤波，再经逆变器、正弦波滤波器，实现高压变频输出，可直接输出至高压电动机或经变压器耦合入电网。
图3-18 采用IGBT直接串联方式的高压变流器
图3-19所示为采用器件并联增大逆变器容量的示意图，开关器件两两一组，同时开通和关断，提高了各桥臂上的电流最大值。
图3-19 采用器件并联逆变器
器件串／并联型变流器输出功率大，具有拓扑结构简单，功率器件个数少等优点。但是，器件串联会带来分压不均问题，器件并联会带来器件的均流问题，因此，对驱动电路的要求也大大提高，要求串并联器件同时导通和关断，否则，由于各器件通断时间不一，承受电压不均或分流不均，会导致器件损坏。
2.模块并联技术
模块并联就是用小额定工作电流的模块并联使用，以完成大电流控制任务。并联模块有利于批量生产，方便维修。这里介绍几种典型的并联方案。
（1）Boost电路的交错并联技术
风力发电机组的变流器中，经常应用Boost升压电路。交错并联的Boost电路能够降低功率器件的耐压耐流要求和输入电流纹波，每个开关管的电流仅仅是输入电流的几分之一。并且Boost电路通过交错运行，可以减小输入电流的纹波，降低开关损耗，从而提高了工作效率。Boost电路的交错并联拓扑结构如图3-20所示。(www.xing528.com)
图3-20 Boost电路的交错并联拓扑结构
（2）并联三相单管整流电路
并联三相单管整流电路拓扑结构如图3-21所示。由于三相单管整流电路可以完成整流、升压稳压以及功率因数校正等功能，它的电流源特性使其在并联时无须均流措施，因此，应用较为广泛。
（3）并联逆变器
图3-22所示就是并联逆变器拓扑。其特点是采用高频开关技术，结构紧凑；多个逆变单元并联，可实现N＋1冗余，可靠性高，并可以给线性和非线性负载供电；加装了EUE（静态电子旁路），以提高系统安全性。
图3-21 并联三相单管整流电路拓扑结构
图3-22 并联逆变器拓扑
逆变器并联提高了电流等级，从而提高了逆变器功率，并且易于实现多级冗余并联，提高整体运行稳定性。然而，多个逆变单元并联运行，增加了控制难度，还可能引起环流问题。因此，应选用合适的调制方案和控制方法。
3.多电平变流技术
为了满足风力发电对高压、大功率和高品质变流器的需求，多电平变流技术得到广泛关注。变流器采用多电平方式后，可以在常规功率器件的耐压基础上，提高电压等级，获得更多级（台阶）的输出电压，使波形更接近正弦。谐波含量少，电压变化率小，并获得更大的输出容量。多电平变流器的具体电路拓扑大体可以分为二极管钳位型、飞跨电容型、级联H桥型、混合钳位型以及其他一些派生拓扑等。但是，随着电平数的增多，钳位器件的数目也会增多，导致系统的实现比较困难，因此，在大功率场合，以三电平、五电平变流器应用居多。
一种采用二极管钳位型三电平PWM整流器如图3-23所示。这种整流器通过12个功率开关器件的27种开关状态组合，每项桥臂输入端产生三种电平。图3-23中，二极管钳位中点与输出直流侧的电容中点连在一起，使得交流侧的a、b、c三相对n点的电位可以出现三个电平，即Udc／2、0和－Udc／2。
图3-23 采用二极管钳位型三电平PWM整流器
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