[實用新型]海上大型直驅開關磁阻風力發電機功率變換器及其系統

有效

• 申請號: 201420869449.7
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN204408234U
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 孫冠群
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: H02P9/30
• 分類號: H02P9/30;H02K16/04
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

1.海上大型直驅開關磁阻風力發電機功率變換器及其系統，由開關磁阻風力機(1)、功率變換器(2)、DC/DC變換器(3)、系統控制器(4)組成，其特征在于，所述開關磁阻風力機(1)與所述功率變換器(2)互連，功率變換器(2)連接所述的DC/DC變換器(3)，DC/DC變換器(3)輸出并與其他開關磁阻風力發電機功率變換器系統的DC/DC變換器(3)輸出串聯或并聯后經直流海底電纜輸出電能到岸上，所述的系統控制器(4)與功率變換器(2)互連，并與DC/DC變換器(3)連接，開關磁阻風力機(1)也連接系統控制器(4)。

2.根據權利要求1所述的海上大型直驅開關磁阻風力發電機功率變換器及其系統，其特征是，所述的開關磁阻風力機(1)由風力機、MW級大型四相繞組及定子40極和轉子30極的開關磁阻發電機、檢測裝置組成，其中，所述風力機和所述MW級大型四相繞組及定子40極和轉子30極的開關磁阻發電機之間同軸直驅，檢測裝置主要有風速傳感器、風力機轉速和開關磁阻電機轉子位置傳感器。

3.根據權利要求1所述的海上大型直驅開關磁阻風力發電機功率變換器及其系統，其特征是，所述的功率變換器(2)，核心是功率變換器主電路，由發電電源部分(201)和勵磁電源部分(202)組成；所述發電電源部分(201)由六個電力電子開關管(V1-V6)、六個電力二極管(D1-D6)、第一電解電容器(C1)組成，從上到下第一電力二極管(D1)與第二電力電子開關管(V2)串聯，二者正端連接，從上到下第一電力電子開關管(V1)與第二電力二極管(D2)串聯，二者負端連接，從上到下第三電力二極管(D3)和第三電力電子開關管(V3)串聯，二者正端連接，以上三組串聯支路中，最前和最后兩條支路同極端并聯連接，中間串聯支路下端即第二電力二極管(D2)正端與前述兩條并聯支路下方即第二電力電子開關管(V2)和第三電力電子開關管(V3)的負端連接，三條支路間，第一條和第二條的中間接點處連接開關磁阻發電機的第一相繞組A，第二條和第三條的中間接點處連接開關磁阻發電機的第三相繞組C，以上為第一相繞組A和第三相繞組C連接的主電路部分，第二相繞組B和第四相繞組D的接法和前者一樣，使用第四到第六電力電子開關管(V4-V6)、第四到第六電力二極管(D4-D6)構成，這部分主電路與前者A、C兩相繞組的主電路同極端并聯連接，同時，各自的中間的串聯支路即第一電力電子開關管(V1)和第四電力電子開關管(V4)的正端連接，第一電解電容器(C1)跨接在第六二極管(D6)和第六電力電子開關管(V6)串聯支路兩端后輸出給DC/DC變換器(3)，此處的輸出也是勵磁電源部分(202)的輸入，因此，勵磁電源部分(202)的電能來自于開關磁阻發電機經功率變換器發電電源部分(201)輸出的電能，利用具備隔離、變壓、適應較大功率等級的正激電路作為勵磁電源部分(202)的主電路，其由三繞組的第一變壓器(T1)、第八電力二極管(D8)、第九電力二極管(D9)、第十電力二極管(D10)、第二電解電容器(C2)、第三電解電容器(C3)、第一電抗器(L1)、第七電力電子開關管(V7)組成，第七電力電子開關管(V7)的占空比與該勵磁電源部分(202)主電路即正激電路輸出電壓成正比，該勵磁電源部分(202)輸出的正極端接前述第一電力電子開關管(V1)和第四電力電子開關管(V4)的正端，負極端接前述功率變換器發電電源部分(201)的負極端；另外，還有第七電力二極管(D7)與蓄電池(X)同極性串聯的支路，第七電力二極管(D7)負端與勵磁電源部分(202)輸出的正極端即第一電力電子開關管(V1)和第四電力電子開關管(V4)的正端連接，蓄電池(X)負極端與勵磁電源部分(202)輸出的負極端即發電電源部分(201)負極端連接。

4.根據權利要求1所述的海上大型直驅開關磁阻風力發電機功率變換器及其系統，其特征是，所述的DC/DC變換器(3)，采用直-交-直變換結構，中間交流區為高頻升壓的第二變壓器(T2)，輸入側由第四電解電容器(C4)、四個電力電子開關管(V8-V11)組成，第四電解電容器(C4)跨接在輸入兩極間，隨后四個電力電子開關管(V8-V11)構成橋式逆變電路，輸出交流電接高頻升壓的第二變壓器(T2)的輸入兩端，第二變壓器(T2)的輸出接由四個電力電子開關管(V12-V15)組成的橋式整流電路，整流輸出的兩端中正極性線上串接第二電抗器(L2)，隨后的正負兩端跨接第五電解電容器(C5)然后輸出電能。