[發明專利]一種風力發電系統

在審

• 申請號: 201811213416.6
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109372698A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 洪晶;楊才建
• 申請（專利權）人: 明陽智慧能源集團股份公司
• 主分類號: F03D9/25
• 分類號: F03D9/25;H02J3/38
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

1.一種風力發電系統，包括有風輪、永磁風力發電機、變流器和箱式變壓器；所述風輪通過連軸或者齒輪箱連接永磁風力發電機，所述永磁風力發電機包含永磁體轉子和多套定子繞組，為定制電壓等級，能夠輸出1000V到1500V三相交流電壓，所述永磁風力發電機通過機側開關與塔筒電纜連接變流器；其特征在于：所述變流器通過1700V IGBT模塊與直流母線電容連接的三電平拓撲電路，使用IGBT鉗位母線中性點，達到整機功率回路雜散電感的最小化，其中，所述變流器使用兩組直流母線電容串聯以形成一個母線中點，使用三組半橋式IGBT1、IGBT2、IGBT3進行串并聯，將IGBT1的E極與IGBT2的C極連接后引出作為橋臂交流輸出，將IGBT1的AC側連接IGBT3的C極，將IGBT2的AC側連接IGBT3的E極，將IGBT3的AC側連接直流母線中點，將IGBT1的C極連接正母線，將IGBT2的E極連接負母線，如此形成一個完整單相橋臂，再使用六組相同的橋臂通過共母線組成的雙PWM變流器系統，同時，在正母線與母線中點之間連接一組半橋式IGBT4和大功率能耗電阻，在母線中點和負母線之間連接一組半橋式IGBT5和大功率能耗電阻，形成兩組獨立的正負母線控制系統；所述箱式變壓器與三電平拓撲電路連接，為定制電壓等級，具有中壓側和高壓側，再經由高壓開關柜與電網能連接。

2.根據權利要求1所述的一種風力發電系統，其特征在于：所述三電平拓撲電路的直流側串聯兩個電容分壓實現三個電平：Ud/2、0、-Ud/2，每相使用三個半橋器件，每個橋臂用兩個全控半橋器件串聯，另一半橋器件混連實現鉗位；當上橋臂半橋器件的下管和上管依次導通時，輸出端AC OUT對0點的電平為BUS+(Ud/2)；當上半橋下關和下半橋上管同為導通時，輸出端AC OUT和0點相連，因此輸出電平為0；當下橋臂半橋器件的上管和下管依次導通時，輸出端對0點的電平為BUS－(-Ud/2)，所以每個橋臂輸出三個電平狀態；上橋臂兩個開關器件同時導通時，下橋臂兩個開關器件同時關斷，若電流從變流器流向負載，即從中性點N經由上橋臂兩個開關器件到達輸出端，輸出端的電位等于N點的電位，即Ud/2；若電流從負載流向變流器，這時電流從輸出端流經續流二極管流進N點，這時輸出端的電位仍等于N的電位；若電流從變流器流向負載，即從中性點N經由下橋臂兩個開關器件到達輸出端，輸出端的電位等于N點的電位，即-Ud/2；故從單相看輸出三個電平，從線電壓看，輸出五個電平。

3.根據權利要求1所述的一種風力發電系統，其特征在于：所述箱式變壓器與三電平拓撲電路之間通過交流側濾波電路和并網開關進行連接，該箱式變壓器使用特定繞組變壓器，從1140V或以上直接升至33/66kV。

4.根據權利要求1所述的一種風力發電系統，其特征在于：所述永磁風力發電機使用3kV或者以上絕緣等級的絕緣材料，同時發電機繞組使用特定的繞組變比和分裂多繞組輸出，使發電機在額定轉速時輸出1140V或者以上的電壓。