[實(shí)用新型]一種永磁直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)側(cè)變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821665744.5
• 申請日: 2018-10-13
• 公開（公告）號: CN208782735U
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡彬;孫芃;閆紹敏;褚曉廣;劉琦
• 申請（專利權(quán)）人: 曲阜師范大學(xué)
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217;H02M3/158;H02J3/36;H02J3/38
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本實(shí)用新型涉及一種永磁直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)側(cè)變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括維也納整流器、DC/DC升壓變流器，維也納整流器的一端與永磁直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子相連，另一端與DC/DC升壓變流器相連；DC/DC升壓變流器的另一端與直流母線相連。本實(shí)用新型克服了傳統(tǒng)電壓源變流器固有的高尖峰電壓脈沖的缺陷，降低了發(fā)電機(jī)定子絕緣要求，使發(fā)電機(jī)制造工藝簡化、成本降低；電流諧波小，避免產(chǎn)生額外的機(jī)械振動和扭振現(xiàn)象，開關(guān)器件承受電壓低，尤其適合高電壓、大功率場合。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種變流器，尤其是一種永磁直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)側(cè)變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的永磁直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)側(cè)變流器一般采用不可控整流器+Boost組合或電壓源變流器VSC等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。不可控整流器會造成大量諧波，定子電流中的諧波使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩波形中含有紋波，而轉(zhuǎn)矩紋波也可能會使風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生額外的機(jī)械振動和扭振。對于電壓源變流器VSC，雖是可控整流，但它的du/dt引起的高尖峰電壓脈沖將對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子繞組絕緣造成極大的威脅，這就使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)要完全按照高壓電機(jī)設(shè)計(jì)，從而增加了繞組的絕緣厚度和電機(jī)成本，且使發(fā)電機(jī)的散熱條件變壞。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的主要目的在于：針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種諧波含量小、耐壓等級高的一種永磁直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)側(cè)變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

為了達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型永磁直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)側(cè)變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括維也納整流器和DC/DC升壓變流器；所述維也納整流器的一端與所述永磁直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子相連，另一端與所述DC/DC升壓變流器的一端相連；所述DC/DC升壓變流器的另一端與直流母線相連。

所述維也納整流器包括三個(gè)濾波電感、六個(gè)整流二極管、三個(gè)雙向開關(guān)單元、兩個(gè)輸出電容；所述三個(gè)濾波電感的一端分別與永磁直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子三相繞組相連；所述雙向開關(guān)單元由兩個(gè)開關(guān)管組成，由一路驅(qū)動信號控制；所述兩個(gè)輸出電容為串聯(lián)連接，其中，與所述維也納整流器的直流輸出端正極相連的稱為上電容，與所述維也納整流器的直流輸出端負(fù)極相連的稱為下電容。

所述DC/DC升壓變流器包括電感L、開關(guān)管VT、快速恢復(fù)二極管VD、電容C，用于將所述維也納整流器的直流輸出電壓V_dc升至所述直流母線所需水平，尤其在低風(fēng)速時(shí)；同時(shí)實(shí)現(xiàn)永磁直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)最大功率點(diǎn)跟蹤控制。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

1)維也納整流器具有無須考慮死區(qū)、諧波含量小、功率密度大等優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)電壓源變流器由du/dt而引起高尖峰電壓脈沖這樣的固有缺陷，從而降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子繞組絕緣要求，使發(fā)電機(jī)制造工藝簡化、成本降低；同時(shí)使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子電流諧波小，避免風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生額外的機(jī)械振動和扭振現(xiàn)象。

2)由于維也納整流器中的開關(guān)器件所承受的電壓僅為傳統(tǒng)電壓源變流器VSC的一半，提高了工作可靠性，使得本實(shí)用新型所述變流器尤其適合高電壓、大功率場合；同時(shí)變流器中的開關(guān)器件成本大大降低。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型永磁直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)側(cè)變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為采用本實(shí)用新型機(jī)側(cè)變流器的永磁直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示例。

圖3為采用本實(shí)用新型機(jī)側(cè)變流器構(gòu)成的柔性直流輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示例。

圖4為本實(shí)用新型所述維也納整流器的控制框圖。

圖5為本實(shí)用新型所述DC/DC升壓變流器的控制框圖。

其中，1-維也納整流器；2-DC/DC升壓變流器；3-永磁直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)；4-直流母線；5-網(wǎng)側(cè)變流器；6-送端站變流器；7-直流電纜；8-受端站變流器