[發明專利]一種18相風力發電系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202110123297.0
• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112832951B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 周詩嘉;辛清明;楊光源;王振;彭光強;武霽陽;馮雷;徐爽;潘烙
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司;中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司檢修試驗中心
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04;F03D17/00;F03D80/00;H02K7/18
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 麥小嬋;郝傳鑫

本發明公開了一種18相風力發電系統及其控制方法，所述風力發電系統包括18相永磁同步發電機、18個單相橋式全控整流器和18個電力電子變壓器；18相永磁同步發電機的每相繞組分別經過一個單相橋式全控整流器整流后再通過一個電力電子變壓器，所有電力電子變壓器的副邊輸出端級聯后并入高壓直流電網。本發明通過采用18相永磁同步發電機代替傳統三相電機，與傳統三相發電機相比，18相永磁同步發電機傳輸的功率更大；同時，更多相的繞組確保了18相永磁同步發電機在發生繞組部分斷路故障時，依然能夠有效的進行功率傳輸，具備較高的容錯性；并且，在定子諧波電流的作用下，18相永磁同步發電機的電磁轉矩脈動更低，使得18相永磁同步發電機在運行過程中的可靠性大大提高。

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，尤其涉及一種18相風力發電系統及其控制方法。

背景技術

隨著全球能源短缺問題的加重，以及能源供應安全問題越來越嚴峻，世界各國正在積極努力探索和開發新能源。近年來，我國的風力發電發展迅速，風機裝機總容量逐年遞增，目前我國風力發電的總裝機容量己經位居世界第一位。根據國家能源局發布的《2019年全國電力工業統計數據》顯示，截止到2019年12月，我國風電的累計裝機已經達到210050MW，近十年來我國風電累計裝機容量增量巨大。

傳統的三相電機輸出功率低，輸出轉矩小，電壓等級低，已難以滿足高壓大功率并網的要求，需要額外增加升壓變壓器或者多臺三相電機組合以實現高壓并網，但實際中這樣不僅會造成系統體積過大、可靠性太低、成本較高，而且控制較為復雜。

發明內容

本發明實施例所要解決的技術問題在于，提供一種18相風力發電系統及其控制方法，采用18相直驅永磁同步發電機代替傳統三相電機，提高了輸出功率和輸出電壓等級以及風力發電系統的容錯性和可靠性。

為了實現上述目的，本發明實施例提供了一種18相風力發電系統的控制方法，所述風力發電系統包括18相永磁同步發電機、18個單相橋式全控整流器和18個電力電子變壓器；

所述18相永磁同步發電機含有6套三相繞組，分別為A_m、B_m、C_m，m＝1，2，…6；每兩套相鄰的三相繞組之間相差10°電角度；6套三相繞組的中性點相連，作為18相永磁同步發電機的中性點N；

所述單相橋式全控整流器包括四個IGBT管T₁、T₂、T₃、T₄和一個電容C_f；其中，T₁的射極與T₂的集電極相連接，連接點作為單相橋式全控整流器的輸入端正極；T₃的射極與T₄的集電極相連接，連接點作為單相橋式全控整流器的輸入端負極；T₁和T₃的集電極與電容C_f的正極相連作為單相橋式全控整流器的輸出端正極；T₂和T₄的發射極與電容C_f的負極相連作為單相橋式全控整流器的輸出端負極；18個單相橋式全控整流器的輸入端正極分別與18相永磁同步發電機的18個繞組相連，輸入端負極與18相永磁同步發電機的中性點N相連；