[發明專利]用于柔性直流輸電系統的雙饋型風電機組變流器拓撲結構

無效

• 申請號: 201410141972.2
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN103887789A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 蔡彬;褚曉廣;周士貴;丁文龍;李金鵬;高媛
• 申請（專利權）人: 曲阜師范大學;褚曉廣
• 主分類號: H02J1/12
• 分類號: H02J1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

??本發明涉及一種變流器，尤其是一種用于柔性直流輸電系統的雙饋型風力發電機組使用的變流器，屬于風力發電技術領域。

背景技術

??目前兆瓦級風力發電機組一般均通過交直交變流器輸出690V50Hz交流電，經升壓變壓器升壓后匯至交流母線并網。其缺點是：需要升壓變壓器、箱式變電站，占地面積大，成本高，損耗高，尤其制約著海上風電的發展。

為解決上述問題?，本專利申請人提出專利號為ZL?201320114072.X?的中國專利申請，公開了一種雙饋型風力發電機組用高壓直流變流器拓撲結構，該拓撲結構包括整流器、機側變流器、網側DC-DC升壓變換器；所述整流器一端與風力發電機的定子連接，另一端分別與所述機側變流器、所述網側DC-DC升壓變換器連接；所述機側變流器另一端與風力發電機的轉子連接；所述網側DC-DC升壓變換器的另一端通過高壓直流電纜與高壓直流母線連接。該結構雖然可以從根本上解決雙饋型風力發電機組高壓直流并網問題，但在雙饋型風力發電機組啟動時需要額外蓄電池給所述機側變流器提供逆變電源，并且控制不夠靈活，成本高，不利于推廣應用。?

發明內容

本發明的主要目的在于：針對上述現有技術存在的缺點，提供一種不僅不需使用額外蓄電池，而且控制更加靈活、成本經濟的用于柔性直流輸電系統的雙饋型風電機組變流器拓撲結構，從而便于推廣應用。

為了達到以上目的，本發明用于柔性直流輸電系統的雙饋型風電機組變流器拓撲結構包括定子側變流器、機側變流器、網側DC-DC變換器。所述定子側變流器一端與風力發電機的定子連接，另一端分別與所述機側變流器、所述網側DC-DC變換器連接；所述機側變流器另一端與風力發電機的轉子連接；所述網側DC-DC變換器的另一端通過高壓直流電纜與高壓直流母線連接。

本發明進一步的完善是，所述定子側變流器由整流器和Boost斬波器組成，實現整流、升壓、最大功率點跟蹤和功率因數校正功能；所述整流器可以是不可控整流器，也可以是可控整流器（如電壓源型PWM整流器）。

本發明進一步的完善是，所述網側DC-DC變換器為雙向變換器，包括1級或1級以上的升降壓回路，實現直流升壓和降壓以及穩壓功能。

本發明進一步的完善是，所述機側變流器與現有機側變流器一致，但其額定功率可以更小，控制方法更為簡單、靈活。

本發明的有益效果是：雙饋型風力發電機組發出的交流電經整流升壓后，通過網側DC-DC變換器直接升至直流高壓，實現遠程多端柔性直流輸電并網發電，機側變流器控制更為簡單和靈活，且其額定功率更小，無需額外蓄電池作為其逆變電源，同時無需升壓電力變壓器、箱式變電站，占地面積小，制造成本低，損耗小，益于推廣應用，尤其適合于海上風電。

附圖說明

附圖為本發明拓撲結構的示意圖。

其中，1-機側變流器；2-定子側變流器；3-網側DC-DC變換器；4-雙饋型風力發電機定子；5-雙饋型風力發電機轉子；6-高壓直流電網。?

具體實施方式

??下面結合附圖，對本發明作進一步詳細說明。

如附圖所示，本發明用于柔性直流輸電系統的雙饋型風電機組變流器拓撲結構包括機側變流器1、定子側變流器2、網側DC-DC變換器3。雙饋型風力發電機定子4輸出的頻率和幅值均可變的交流電經定子側變流器2整流升壓后，一端與機側變流器1連接；另一端經過網側DC-DC變換器3直接升壓至直流高壓（如10kV），匯至高壓直流電網6，實現可控直流并網。機側變流器1一端與雙饋型風力發電機轉子5相連，提供雙饋型風力發電機轉子5的勵磁電流；機側變流器1的另一端與網側DC-DC變換器3相連，可將轉子5發出的有功功率通過網側DC-DC變換器3傳輸給高壓直流電網6。

所述定子側變流器2由整流器和Boost斬波器組成，其中，所述整流器將發電機定子輸出的交流電進行整流，然后由所述Boost斬波器進行升壓，并實現最大功率點跟蹤（MPPT），捕獲最大風能，因而發電機定子輸出的交流電，其頻率和幅值均可變化；同時還能對發電機輸出的電壓電流進行功率因數校正（PFC），提高了發電機有功功率輸出能力，減小了電流諧波含量，進而進一步降低發電機損耗，提高系統效率。