[發明專利]風力發電機變頻控制功率模塊

無效

• 申請號: 201010199028.4
• 申請日: 2010-06-12
• 公開（公告）號: CN101826837A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 崔銷義;張新忠
• 申請（專利權）人: 四川吉風電源科技有限公司
• 主分類號: H02P27/04
• 分類號: H02P27/04
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所 51124
• 代理人: 李順德

技術領域

本發明涉及風力發電機變頻控制技術，特別涉及雙饋風力發電機變頻控制功率模塊結構。

背景技術

隨著我國風力發電事業的快速發展，風力發電所帶來的純凈、無污染的電能，在我國發電總量中的比重越來越大。雙饋異步風力發電機是大功率風力發電機的主流裝備，其變頻器包括控制系統、兩個背靠背的交-直-交變換器及濾波電路(統稱為功率模塊)等。在雙饋異步風力發電機處于亞同步運行狀態時，通過交流母排與電網連接的第一變換器接收電網的三相交流電經過交-直轉換向直流母排(包括正直流母排和負直流母排)傳輸直流電。通過交流母排與風力發電機連接的第二變換器將直流電轉換為三相交流電，向風力發電機轉子提供交流勵磁電流，這時變頻器作為電網負載將會消耗電網能量。當雙饋異步風力發電機處于超同步運行狀態時，與風力發電機連接的第二變換器接收風力發電機輸出的三相交流電，經過交-直轉換向直流母排傳輸直流電，與電網連接的第一變換器將直流電轉換為三相交流電向電網饋電，這時變頻器向電網提供電能。這種雙饋異步風力發電機變頻器結構復雜，連接線眾多。作為風力發電核心部件的變頻器，多年來一直嚴重依賴進口。風力發電機組對可靠性的要求極高，要求輸出的電能嚴格的符合國家電網的要求，要保證風力發電機組能夠良好的運行，變頻器作為風力發電機組的控制裝置，其質量直接關系到風力發電機組運行的可靠性，具有非常重要的作用，功率模塊的設計更是尤為必要。

當前在國內外，小功率的風機變頻器的功率模塊技術已日臻成熟，其產品也較多，而應用于大功率，尤其是環境比較惡劣的產品卻寥寥無幾，而進口的產品的價格十分高昂。大功率功率模塊的可靠性、電氣絕緣、保護電路、壽命等要求較高，加之風電變頻器運行的環境十分惡劣，因此對其功率模塊的要求更加嚴格，高可靠性的大功率模塊是風電變頻器行業的一個瓶頸。從當前風電變頻器出現的故障來看，由于功率模塊的設計不合理導致的燒毀的情況經常發生，特別是兆瓦級的大功率風力發電機，功率模塊直流工作電壓上千伏，電流達到幾千安培，而且功率模塊工作在高頻狀態，對功率模塊電氣結構的分布參數，特別是分布電感非常敏感，電氣結構中布線不當，常常是導致功率模塊故障甚至燒毀的重要因素。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，就是針對現有技術風力發電機變頻控制功率模塊，電氣結構導致的故障率高的缺點，提供一種雙饋風力發電機變頻控制功率模塊，通過改進交/直流母排的電氣結構，提高系統的可靠性。

本發明進一步將交流母排和直流母排整合在一起，進一步提高了系統可靠性，簡化了安裝步驟。

本發明還將用于濾波電路電氣連接的中間連接母排與直流母排進行整合，構成本發明的復合母排。

本發明解決所述技術問題，采用的技術方案是，風力發電機變頻控制功率模塊，包括變換器、正直流母排、負直流母排中間連接母排和交流母排；所述正直流母排和負直流母排用于傳輸直流電；所述交流母排用于傳輸交流電；所述中間連接母排用于濾波電路的電氣連接；所述變換器與正直流母排和負直流母排以及交流母排連接，根據控制系統的指令，完成交流電到直流電或直流電到交流電的轉換；其特征在于，所述正直流母排和負直流母排分別由疊在一起的兩張直流導電板構成，兩張直流導電板之間由絕緣材料隔離。

所述絕緣材料為所述直流導電板的涂覆層。

所述交流母排由疊放在直流導電板上的交流導電板構成，所述交流導電板與直流導電板之間由絕緣材料隔離。

所述絕緣材料為交流導電板和/或直流導電板上的涂覆層。

所述中間連接母排由疊放在直流導電板上的連接板構成，所述連接板與直流導電板之間由絕緣材料隔離。

所述絕緣材料為連接板和/或直流導電板上的涂覆層。

所述負直流母排位于正直流母排上方。

所述負直流母排接地。

所述濾波電路包括兩條并聯在正直流母排和負直流母排之間的支路，每一支路分別由3只電容串聯構成，每只電容并聯一只電阻。

所述中間連接母排由兩個連接板構成，分別用于連接兩條支路的中間節點。

本發明的有益效果是僅使用一個多層疊放的板材構成的復合母排，就將濾波電容、分壓電阻、突波吸收電容、IGBT(絕緣柵雙極性晶體管)模塊等零部件連接在了一起，省去了很多的鏈接導線，電氣連接簡潔可靠，安裝方便實用。本發明的交直流復合母排，電流接觸面大，極大的降低了寄生電感，系統安全性提高，使用壽命延長。

附圖說明

圖1是單向單端功率模塊結構示意圖；

圖2是復合母排結構示意圖；

圖3是單向單端功率模塊的電路原理圖；