[實用新型]基于九開關變換器的雙饋風力發電低電壓穿越系統

有效

• 申請號: 201720847365.7
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN207166155U
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 呂艷玲;馮成宇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于風力發電技術領域，具體涉及一種基于九開關變換器的雙饋風力發電低電壓穿越系統。

背景技術

目前，雙饋型風力發電機組在風力發電市場上占有較大份額，提高雙饋風力發電機的低電壓穿越能力是雙饋風力發電系統的關鍵技術之一。典型的雙饋風力發電系統通常采用背靠背雙PWM變換器，雙饋發電機的定子直接與電網相連，轉子通過背靠背雙PWM變換器連接到電網。當電網電壓跌落時，在轉子側會產生過電流，雙PWM變換器直流母線上會產生較大的過電壓，但是在這種系統結構中通過轉子側的功率僅為發電機的轉差功率。因此，受變換器容量的限制，轉子側變換器不能夠控制出較大的轉子電流以達到良好的補償效果，雙饋風力發電系統的低電壓穿越能力受到較大的限制。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了解決現有風力發電系統的低電壓穿越能力不足的問題，提出基于九開關變換器的雙饋風力發電低電壓穿越系統。

本實用新型采用的技術方案是：

基于九開關變換器的雙饋風力發電低電壓穿越系統，它包括雙饋發電機、轉子側電抗器、九開關變換器、網側電抗器、空氣斷路器以及電網。所述轉子側電抗器一端與雙饋發電機轉子連接，另一端與九開關變換器連接；所述九開關變換器一端連接轉子側電抗器，另一端與所述網側電抗器連接；所述網側電抗器另一端與電網連接；所述空氣斷路器一端連接至雙饋發電機定子側，另一端與電網相連。

進一步地，所述的轉子側電抗器包括電感L1、L2和L3；所述的網側電抗器包括電感L4、L5和L6。

進一步地，所述的九開關變換器包括直流母線、第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂。所述直流母線由電容C1、C2和電阻R1、R2組成。所述第一橋臂由開關管S11、開關管S12、開關管S13、二極管D11、二極管D12、二極管D13、電感L11、電感L12組成；所述第二橋臂由開關管S21、開關管S22、開關管S23、二極管D21、二極管D22、二極管D23、電感L21、電感L22組成；所述第三橋臂由開關管S31、開關管S32、開關管S33、二極管D31、二極管D32、二極管D33、電感L31、電感L32組成；進一步地，所述的基于九開關變換器的雙饋風力發電系統，其特征在于：所述的九開關變換器的直流母線的第一電容C1和第二電容C2串聯，第一電阻R1和第一電容C1并聯，第二電阻R2和第二電容C2并聯；第一電容C1的正極與第一橋臂的第一開關管S11的集電極、第一橋臂的第一二極管D11的陰極連接；第一橋臂的第一開關管S11的發射極與第一橋臂的第一二極管D11的陽極、第一橋臂的第一電感L11的一端連接；第一橋臂的第一電感L11的另一端與第一橋臂的第二開關管S12的集電極、第一橋臂的第二二極管D12的陰極連接；第一橋臂的第二開關管S12的發射極與第一橋臂的第二二極管D12的陽極、第一橋臂的第二電感L12的一端連接；第一橋臂的第二電感L12的另一端與第一橋臂的第三開關管S13的集電極、第一橋臂的第三二極管D13的陰極連接；第一橋臂的第三開關管S13的發射極第一橋臂的第三二極管D13的陽極、第二電容C2的負極連接；第二橋臂的結構、第三橋臂的結構與第一橋臂的結構完全一致。

進一步地，所述轉子側電抗器的電感L1的一端與雙饋電機的轉子連接，另一端與第一橋臂的開關管S12和電感L12的連接端相連；轉子側電抗器的電感L2的一端與雙饋電機的轉子連接，另一端與第二橋臂的開關管S22和電感L22的連接端相連；轉子側電抗器的電感L3的一端與雙饋電機的轉子連接，另一端與第三橋臂的開關管S32和電感L32的連接端相連。

進一步地，所述網側電抗器的電感L4的一端與與第一橋臂的電感L11和開關管S12的連接端連接，另一端與電網連接；網側電抗器的電感L5的一端與與第二橋臂的電感L21和開關管S22的連接端連接，另一端與電網連接；網側電抗器的電感L6的一端與與第三橋臂的電感L31和開關管S32的連接端連接，另一端與電網連接。

上述九開關變換器需采用SPWM調制方式來實現網側和轉子側輸出的獨立控制，即在一個開關周期內，先令第一橋臂的第一開關管S11、第二橋臂的第一開關管S21、第三橋臂的第一開關管S31全導通，則橋臂的其他開關管組成一個PWM變換器，此時網側支路為全零狀態，機側支路可控；再令第一橋臂的第三開關管S13、第二橋臂的第三開關管S23、第三橋臂的第三開關管S33全導通，橋臂的其他開關管組成另一個PWM變換器，此時機側支路為全零狀態，網側支路輸出可控。