[發明專利]一種直流母線兩單元串聯式的風電變流器主電路拓撲結構

在審

• 申請號: 201610141512.9
• 申請日: 2016-03-11
• 公開（公告）號: CN105656321A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 張佳麗;于虹;李文清;李志華;黎林;周立專
• 申請（專利權）人: 廣東明陽龍源電力電子有限公司
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458;H02J3/38
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 張海文

技術領域

本發明涉及一種風電變流器，特別是一種直流母線兩單元串聯式的風電變流器主電路拓撲結構。

背景技術

隨著新能源的廣泛應用，在風力發電的領域上，為了提高風電利用效率，風電機組的功率不斷增大，而功率的增大帶來的是發電機出口電壓和電流相應增大的問題，因此對變流器容量的需求不斷提高。

由于現今市場上主流的變流器是低壓變流器，低壓變流器使用的功率器件IGBT功率器件大都是1700V電壓等級，變流器功率的增大及發電機出口電壓的升高要求使用的IGBT功率器件規格不斷增加，由于受到IGBT功率器件器件的使用原則和使用技術限制，用戶們一般只能更換更大規格的IGBT功率器件或者采用并聯功率器件并聯的方式實現，在功率增大到一定程度時，變流器體積將會由于采用并聯的方式而增大，然而在風電基塔中的空間是有限的，變流器將無法放置在基塔內。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種通過直流母線兩單元串聯的變流器主電路的拓撲結構。

本發明采用的技術方案是：

一種直流母線兩單元串聯式的風電變流器主電路拓撲結構，包括發電機、正母線、負母線、連接外部電網的變壓器、以及連接正母線、負母線的整流模塊、升壓模塊、逆變模塊，所述整流模塊的輸入端與發電機電性連接，所述升壓模塊的輸入端與整流模塊的輸出端電性連接，所述升壓模塊的輸出端與逆變模塊的輸入端電性連接，該逆變模塊的輸出端與變壓器并網連接，所述升壓模塊分為正升壓模塊、負升壓模塊，所述逆變模塊包括正逆變模塊、負逆變模塊，所述整流模塊、正升壓模塊、正逆變模塊、負逆變模塊、負升壓模塊依次串聯，所述變壓器分別與正逆變模塊的輸出端、負逆變模塊的輸出端電性連接，所述正逆變模塊與負逆變模塊的連接點接地。

所述正升壓模塊包括第一正升壓電路和第二正升壓電路，所述第一正升壓電路包括電感L1、IGBT功率器件Q1、二極管D1、二極管D5、電容C1，IGBT功率器件Q1與二極管D1并聯組成第一開關電路，該正升壓電路內的輸入端連接電感L1的一端，該電感L1的另一端與二極管D5正極連接且與第一開關電路的正極連接，所述第二正升壓電路包括電感L2、IGBT功率器件Q2、二極管D2、二極管D6、電容C2，IGBT功率器件Q2與二極管D2并聯組成第二開關電路，該正升壓電路內的輸入端連接電感L2的一端，該電感L2的另一端與二極管D6正極連接且與第二開關電路的正極連接，該二極管D6負極與二極管D5負極連接且與電容C1的正極連接,第一開關電路的負極與第二開關電路的負極連接且與電容C2負極連接且接地，電容C1負極與電容C2正極連接且連接點N1連接變壓器星型繞組a的中性點，所述負升壓模塊包括第一負升壓電路和第二負升壓電路，所述第一負升壓電路包括電感L3、IGBT功率器件Q3、二極管D3、二極管D7、電容C3，IGBT功率器件Q3與二極管D3并聯組成第三開關電路，該負升壓電路內的輸入端連接電感L3的一端，該電感L3的另一端與二極管D7負極連接且與第三開關電路的負極連接，所述第二負升壓電路包括電感L4、IGBT功率器件Q4、二極管D4、二極管D8、電容C4，IGBT功率器件Q4與二極管D4并聯組成第四開關電路，該負升壓電路內的輸入端連接電感L4的一端，該電感L4的另一端與二極管D8負極連接且與第四開關電路的負極連接，該二極管D7正極與二極管D8正極連接且與電容C4負極連接，第三開關電路的正極與第四開關電路的正極連接且與電容C3正極連接且接地，電容C3負極與電容C4正極連接且連接點N2連接變壓器星型繞組b的中性點。

本變流器電路還包括正制動電阻和負制動電阻，該正制動電阻分別與正升壓模塊、正逆變模塊電性連接，該負制動電阻分別與負升壓模塊、負逆變模塊電性連接。

本發明的有益效果：

本發明變流器電路的正、負母線經過整流模塊、升壓模塊、逆變模塊處理后串聯并中性點接地，本設計可以承擔更高的發電機出口電壓，同時提高直流母線電壓等級，并且在同等功率下減少母線電流，適用于大功率直驅型風電變流器，控制方式靈活，同時降低絕緣的難度，整體結構比單純更換IGBT功率器件或者母線并聯電路更加緊湊，減少變流器的占地體積，容易實現設計選型和系統化配置。

升壓模塊包括正、負升壓模塊，且正升壓模塊包括兩個正升壓電路，負升壓模塊包括兩個負升壓電路，兩個升壓電路可以分擔更大的電流，由于發電機輸出功率的增大，還可以穩定母線電壓。

母線上還設置有制動電阻，在正常工作時可以進行停機放電，在母線過壓時剎車制動。