[發(fā)明專利]風(fēng)機(jī)輸電系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711384968.9
• 申請(qǐng)日: 2017-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107887924A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李戰(zhàn)龍;劉世軍;楊有濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京金風(fēng)科創(chuàng)風(fēng)電設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/36
• 分類號(hào): H02J3/36;H02J3/38;H02M7/5387
• 代理公司: 北京市立方律師事務(wù)所11330
• 代理人: 張?bào)銓?/td>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)電傳輸技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)機(jī)輸電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

建立海上風(fēng)電場(chǎng)是開(kāi)放可再生能源的重要手段，與陸上風(fēng)電場(chǎng)相比，海上風(fēng)電場(chǎng)不僅具有更加豐富的風(fēng)能資源，而且不占用陸地資源，迅速成為風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

與交流輸電相比，直流輸電沒(méi)有無(wú)功功率輸送，因此，直流輸電技術(shù)成為遠(yuǎn)距離海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的最佳選擇，但是直流輸電技術(shù)需要建造大型的海上電氣平臺(tái)來(lái)支撐海上換流站。在海上建造大型海上電氣平臺(tái)不僅成本很高，而且建造難度很大。傳統(tǒng)的海上風(fēng)電場(chǎng)需要使用較多的電能轉(zhuǎn)換設(shè)備將低頻交流電轉(zhuǎn)換成高壓直流電，這不僅增加了系統(tǒng)成本，而且能量的多次轉(zhuǎn)換增加了系統(tǒng)損耗。

現(xiàn)有技術(shù)利用多臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和一個(gè)控制器，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)連接AC-DC換流器，所述AC-DC換流器的直流輸出側(cè)并聯(lián)有直流母線電容和半H橋換流器，將多臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)的多臺(tái)半H橋換流器的輸出側(cè)串聯(lián)。但采用這種串聯(lián)結(jié)構(gòu)，一旦一個(gè)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障，就會(huì)引起直流母線電壓故障。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在提供一種風(fēng)機(jī)輸電系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)將交流電轉(zhuǎn)換成高壓直流電的目的，同時(shí)避免串聯(lián)結(jié)構(gòu)進(jìn)行直流輸電時(shí)易產(chǎn)生輸電母線電壓故障的現(xiàn)象。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種風(fēng)機(jī)輸電系統(tǒng)，包括：多組風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及設(shè)于所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一側(cè)的輸電母線；每組所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括風(fēng)輪以及依次電性連接的多繞組直驅(qū)電機(jī)、變流器、多繞組變壓器與整流器；每組所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的整流器的輸出端與所述輸電母線相連。

優(yōu)選地，所述多繞組直驅(qū)電機(jī)為永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

優(yōu)選地，所述永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子與風(fēng)輪同軸連接，永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子有3N個(gè)繞組，N≥3，每三個(gè)繞組構(gòu)成一組三相交流系統(tǒng)。

具體地，所述變流器為單相中壓級(jí)聯(lián)變流器，所述單相中壓級(jí)聯(lián)變流器的輸入端口與所述多繞組直驅(qū)電機(jī)的一組三相繞組電性連接，所述單相中壓級(jí)聯(lián)變流器的輸出端口與多繞組變壓器的原邊繞組電性連接。

具體地，所述多繞組變壓器包括用于調(diào)整輸送電壓大小的原邊繞組和多個(gè)副邊繞組，所述多繞組變壓器的原邊繞組與單相中壓級(jí)聯(lián)變流器相連，所述多繞組變壓器的副邊繞組與所述整流器的輸入端子相連。

具體地，所述單相中壓級(jí)聯(lián)變流器包括若干個(gè)相互級(jí)聯(lián)的一體化功率單元；所述若干個(gè)相互級(jí)聯(lián)的一體化功率單元中的第一級(jí)所述一體化功率單元的第一輸出端子，與多繞組變壓器原邊繞組的第一端子連接，最后一級(jí)所述一體化功率單元的第二輸出端子，與多繞組變壓器原邊繞組的第二端子連接；第一級(jí)及最后一級(jí)一體化功率單元之外的相鄰所述一體化功率單元中的上一級(jí)所述一體化功率單元的第二輸出端子與下一級(jí)所述一體化功率單元的第一輸出端子連接。

具體地，所述整流器為單相中壓級(jí)聯(lián)整流器，所述單相中壓級(jí)聯(lián)整流器的輸入端口與多繞組變壓器的副邊繞組電性連接，所述單相中壓級(jí)聯(lián)整流器的輸出端口與所述輸電母線相連。

具體地，所述輸電母線包括直流正母線和直流負(fù)母線。

具體地，所述單相中壓級(jí)聯(lián)整流器包括若干個(gè)相互級(jí)聯(lián)的H橋整流功率單元，所述H橋整流功率單元的數(shù)量與所述多繞組變壓器的副邊繞組的數(shù)量相同。

具體地，每級(jí)所述H橋整流功率單元均包括依次連接的H橋整流器、并聯(lián)的母線電容及放電電阻；每級(jí)所述H橋整流功率單元的母線電容包括正輸出端口和負(fù)輸出端口，第一級(jí)H橋整流功率單元的所述母線電容的正輸出端口與直流正母線相連接，最后一個(gè)所述H橋整流功率單元對(duì)應(yīng)的所述母線電容的負(fù)輸出端口與直流負(fù)母線相連接，第一級(jí)及最后一級(jí)H橋整流功率單元以外其余相鄰H橋整流功率單元中上一級(jí)H橋整流功率單元的負(fù)輸出端口與下一級(jí)H橋整流功率單元中母線電容的正輸出端口相連。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明采用多組風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)通過(guò)整流器的輸出端與所述直流輸電母線直接相連，通過(guò)所述多組風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)將風(fēng)輪產(chǎn)生的低頻交流電轉(zhuǎn)換為直流中壓電輸送到輸送母線中，無(wú)需建立大型的海上換流機(jī)或海上電氣平臺(tái)，降低建立風(fēng)機(jī)輸電系統(tǒng)的成本；而且，避免了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)時(shí)易出現(xiàn)的任一組風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)引起輸電母線的電壓故障問(wèn)題。

本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括多繞組變壓器，通過(guò)升高電壓等級(jí)擴(kuò)大容量，避免出現(xiàn)均流或環(huán)流等問(wèn)題，提升了風(fēng)機(jī)輸電系統(tǒng)的可靠性。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。