[发明专利]一种风电变流器主电路

说明书

[技术领域]

本发明涉及一种风力发电领域，特别涉及风力发电中的风电变流器主电路。

[背景技术]

随着风电机组的功率不断加大，目前的主流已经是1.5MW的风电机组，而欧美已经是3MW的风电机组，为了提高风电的利用效率，风电机组的功率还将持续增大，而风力发电变流器是风力发电机组不可缺少的能量变换环节，由于自然界中风的大小、方向具有很大的随机性，导致风力发电机转速时快时慢，发出的电压幅值和频率也杂乱无章。风力发电变流器的主要作用就是将风力发电机的电压频率、幅值浮动不定的电能转换为频率、幅值稳定，符合电网要求的电能，本发明就是基于此而发明设计的。

[发明内容]

本发明克服了上述技术的不足，提供了一种结构紧凑，控制灵活，运行稳定的风电变流器主电路方案。

为实现上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种风电变流器主电路，包括有用于与发电机连接整流输出直流电压的六相不控整流器电路1，整流输出电容器组2，用于对直流电压进行四次升压变换并使母线电压稳定的四重化升压变换电路3，用于在电网故障或风机超速时吸收发电机侧能量保护变流器器件的制动单元4，以及用于对直流母线电压进行三重交流转换输出交流电压的三重并网逆变器电路5，所述六相不控整流器电路1、整流输出电容器组2、四重化升压变换电路3、制动单元4、三重并网逆变器电路5为顺次连接。

所述的六相不控整流器电路1包括有发电机输出开关11，以及用于把发电机输出的交流电压整流成直流电压的六相不控整流桥12，所述发电机输出开关11、六相不控整流桥12为顺次连接，所述六相不控整流桥12包括6个并联一起的整流二极管组121，所述每个整流二极管组121包括两个首尾相连的整流二极管。

所述的四重化BOOST升压变换电路3包括四个并联在一起的BOOST升压变换电路31，所述每个BOOST升压变换电路31包括有用于滤除高频波而让直流电流和低频电流通过的滤波电抗器组311，和用于提高直流母线电压并稳定的BOOST电路模块312，所述滤波电抗器组311、BOOST电路模块312为顺次连接。

所述的制动单元4包括三个并联在一起的制动单元模块41，所述每个制动单元模块41包括有用于把直流电路的多余能量消耗掉的制动电阻411、用于控制本单元模块导通与关断的制动电路模块412，所述制动电阻411、制动电路模块412为顺次连接。

所述的三重并网逆变器电路5包括三个并联在一起的并网逆变器电路51，所述每个并网逆变器电路51包括有用于将直流电转换成三相交流电的逆变电路模块511，逆变输出开关512，逆变滤波电抗器组513，以及用于限制高次谐波并输出谐波含量低的三相交流电的逆变滤波电容器组514，所述逆变电路模块511、逆变输出开关512、逆变滤波电抗器组513、逆变滤波电容器组514为顺次连接。

本发明的有益效果是：1、通过增加直流侧电压稳定的电压源型逆变器型拓扑结构这个环节，解决了风力较小发电机输出电压低时保证直流母线电压的稳定从而使逆变器保持良好的运行特性，它通过升压环节将逆变器直流母线电压提高并稳定在合适的范围，使逆变器的调制深度范围好、提高运行效率、减小损耗，同时电路还可以对永磁同步发电机输出侧进行功率因数校正，改变开关器件的占空比，使发电机输出电流保持正弦并保持与输出电压同步。2、整个系统通过增加升压电路将直流输入电压等级提高、系统控制简单、控制方法灵活、开关器件利用率高、逆变器有输入电压稳定、逆变效果好、谐波含量低、经济性好的优点在实际应用中。3、满足半直驱式、直驱式风力发电应用的需求，还可以拓展到未来4MW、5MW、6MW等更大功率风力发电机组的应用领域。

[附图说明]

图1是本发明的结构方框图。

图2是本发明的六相不控整流器电路和整流输出电容器组的连接电路图。

图3是本发明的四重化升压变换电路和制动单元的连接电路图。

图4是本发明的三重并网逆变器电路中的一个并网逆变器电路电路图。

[具体实施方式]

下面结合附图与本发明的实施方式作进一步详细的描述：