[实用新型]大型风力发电机组的变频器冗余系统

说明书

技术领域

本实用新型关于风力发电技术领域，更具体地说，关于一种大型风力发电机组的变频器冗余系统。

背景技术

目前，风力发电在技术及经济上成为最具商业化规模开发条件的新能源。随着风电技术的成熟化和风资源的有效利用，风力发电机组的单机容量越来越大，达到以较少数量的风力发电机组完成相同发电量的目的，从而节省土地使用面积。

风力发电机组的单机容量的增大必然导致相应的变频器容量增加。目前，风电市场的2MW以下容量的风力发电机组变频器(包括全功率型变频器)几乎都采用非冗余系统。对于大容量变频器采用多个开关管并联的形式(如IGBT)，但是，在使用时由于散热问题导致开关频率不能太高；并且多开关器件并联对于器件的导通、关闭及器件性能一致性的要求较高，否则，容易造成器件损坏，从而导致风机的停机、影响风机的发电量及功率曲线。

随着风力发电机组的单机容量的增加，对风机的稳定性、安全性、运行性提出了更高的要求，如何实现风力发电机组即使在部分器件损坏的情况下也不脱网成为当务之急。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种大型风力发电机组的变频器冗余系统，能够使风力发电机组在部分器件损坏的情况下实现不停机，同时可以对风力发电机组进行维护和维修，还可以进行状态监控及故障预诊断，大大提高风力发电机组的运行时间、发电量及可利用率。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：一种大型风力发电机组的变频器冗余系统，所述连接发电机转子与电网的变频器冗余系统包括有变频器单元，所述变频器单元包括有依次串联的网侧断路器、网侧变频器、电机侧变频器以及电机侧断路器。

所述网侧断路器与所述电机侧断路器相同。

所述电机侧变频器的容量大于所述网侧变频器的容量。

所述变频器单元为一个以上，所述一个以上的变频器单元并联。

所述变频器冗余系统还包括有用于保护电机侧变频器及网侧变频器的电网跌落保护装置。

采用上述技术方案后的有益效果是：本实用新型的大型风力发电机组的变频器冗余系统中的变频器单元彼此独立运行，变频器单元之间可以进行任何组合运行；当其中部分损坏或者检修时，风力发电机组仍然可以并网运行发电；当风速很低的时候只运行部分的变频器单元，要比所有变频器均运行提供相同功率时的工况开关损耗小；单个变频器的容量比非冗余系统的小，开关频率高，控制更精确、谐波小、电能质量高；能够提高风力发电机组的可靠性、发电量、效率及可利用率。

附图说明

图1为本实用新型的大型风力发电机组的变频器冗余系统应用于3MW双馈变速恒频风力发电机组的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型中具体实施例作进一步详细说明。

如图1所示，以3MW双馈变速恒频风力发电机组为例，对本实用新型的变频器冗余系统用于风力发电机组进行说明。其中，风力发电机组的发电机2的转子通过变频器冗余系统及断路器7与变压器10相连接，发电机2的定子通过断路器1与变压器10相连接，变压器10与电网相连接，且断路器1的容量大于断路器7的容量。发电机2可以运行在亚同步、同步及超同步工况。

变频器冗余系统包括有两个变频器单元8、9(如图1所示)，两个变频器单元8、9并联，且变频器单元8、9结构相同，变频器单元包括有依次串联的网侧断路器3、网侧变频器4、电机侧变频器5以及电机侧断路器6。其中，网侧断路器3与电机侧断路器6可以相同，电机侧变频器5的容量大于网侧变频器4的容量。

变频器冗余系统还包括有用于保护变频器4及5的电网跌落保护装置11。

当风速较低时，断路器7闭合，整机主控系统选择其中的一个变频器单元运行，例如变频器单元8运行，网侧断路器3及电机侧断路器6闭合，网侧变频器4及电机侧变频器5运行，当定子电压与电网电压同步时，断路器1闭合；当风速较高时，变频器单元9投入运行。

当其中的某个变频器单元损坏或者维修时，不影响另外的变频器单元运行。单个变频器单元运行由于要提供与两个变频器单元同时运行的励磁电流以使定子电压和电网同步，因此，此时电机侧变频器5的电流要比两个都运行时的高。因而单个变频器单元运行时的有功功率要低于50％的满载功率。如果单个变频器单元运行时的功率要达到50％，那么单个变频器单元的容量要高于1.5MW风电机组的变频器容量，成本较高。

以上所述仅为本实用新型的较佳具体实施例，并非用来局限本实用新型的专利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变化，均同理包含于本实用新型的范围内。