[發明專利]一種用于同步風力發電系統的變流器

有效

• 申請號: 201710567986.4
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN109256794B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 南永輝;許峻峰;梅文慶;劉勇;文宇良;張朝陽;劉華東;張少云
• 申請（專利權）人: 中車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02P9/30
• 代理公司: 北京聿華聯合知識產權代理有限公司 11611
• 代理人: 李哲偉;張文娟

1.一種用于同步電機風力發電系統的變流器，其特征在于，所述變流器包括：

采集單元，其連接在三相同步發電機和供電電網上，用以采集所述三相同步發電機上的實時運行數據和所述供電電網上的網側電壓、網側電流；

控制單元，其與所述采集單元連接，用以接收所述采集單元發送的所述三相同步發電機的實時運行數據和所述網側電壓以及所述網側電流，并根據所述實時運行數據和所述網側電壓以及網側電流產生至少變流器觸發指令；

三電平模塊單元組，其連接到所述三相同步發電機、所述控制單元、勵磁繞組和多繞組變壓器上，用以根據所述控制單元發送的觸發指令，將所述三相同步發電機的變化的交流電進行控制和轉換，經整流和逆變后以輸出固定頻率第一等級的交流電；

其中，與所述三相同步發電機中的每一相所連接的所述三電平模塊單元組包括至少一個三電平模塊單元，模塊單元組每個單元都包含三相交流部分和單相交流部分，三相交流部分與變壓器連接，單相交流部分經級聯后與同步電機連接，單相交流部分經級聯連接后連接到發電機的三相定子繞組上，對于電勵磁同步發電機，有一個三電平功率單元還連接到了勵磁單元，其輸出連接到發電機的勵磁繞組上；

其中，所述勵磁單元包括依次連接的三電平相模塊、諧振模塊、高頻變壓器模塊、不控整流模塊、輸出LC模塊以及斬波模塊，所述諧振模塊、所述高頻變壓器模塊以及所述不控整流模塊結合在一起的部分根據勵磁電壓的設計與直流電壓的參數再決定是否選用，當定勵磁電壓與三電平模塊的直流電壓差距大于設定值時選用，選用所述高頻變壓器模塊進行高頻降壓以提高動態和穩態效果，當勵磁電壓過高時通過所述斬波模塊釋放能量；

其中，每個三電平模塊單元包含5相結構相同的橋臂，每相橋臂有四只可控開關的功率器件，兩只鉗位二極管和四只續流二極管，四只可控開關的功率器件分別與四只續流二極管反并聯連接，鉗位二極管串聯，并與串聯的兩只可控開關的功率器件并聯，并聯形成的拓撲結構兩端分別與兩只功率器件串聯；

多繞組變壓器，其與所述三電平模塊單元組連接，用以將所述三電平模塊單元組輸出的所述第一等級的交流電轉換為第二等級的交流電，并輸出到所述供電電網側。

2.如權利要求1所述的變流器，其特征在于，相與相之間的所述三電平模塊單元組采用如下方式進行連接：

每相第一級所述三電平模塊單元的第二交流輸入端相互連接。

3.如權利要求2所述的變流器，其特征在于，所述三電平模塊單元組包含的所述三電平模塊單元之間采用如下方式進行級聯連接：

前一級所述三電平模塊單元的第一交流輸入端連接在后一級所述三電平模塊單元的第二交流輸入端上。

4.如權利要求3所述的變流器，其特征在于，所述三電平模塊單元組與所述多繞組變壓器采用如下方式進行連接：

每相所述三電平模塊單元組中的每個所述三電平模塊單元的交流輸出端均連接在所述多繞組變壓器上。

5.如權利要求4所述的變流器，其特征在于，所述三電平模塊單元組與所述三相同步發電機采用如下方式進行連接：

每相所述三電平模塊單元組的最后一級所述三電平模塊單元的第一交流輸入端與所述三相同步發電機的三相交流輸出端一一對應連接。

6.如權利要求1-5中任一項所述的變流器，其特征在于，所述控制單元與中控平臺進行通信連接，接收操作員的控制指令以確定是否發送觸發指令。

7.一種同步風力發電系統，其特征在于，所述系統包括：

三相同步發電機，其用于發電；

如權利要求1-6中任一項所述的變流器。