[实用新型]风电变流器的预充电装置及风电变流器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风电变流器的预充电装置和风电变流器，属于风力发电领域。

背景技术

如图1所示，其为现有技术的风力发电系统的变流器(VSR)的电路结构示意图，如图1所示，变流器主要涉及机侧电路和网侧电路，机侧电路包括由IGBT模块构成的机侧整流电路01，机侧整流电路01经过机侧开关连接风力发电机02，网侧电路则包括由IGBT模块构成的网侧逆变电路03，网侧逆变电路03经过网侧滤波电路04和网侧开关07连接电网05。在直流母线上通常会采用储能电容（直流母线电容）06进行直流储能，储能电容既可以缓冲网侧电路与机侧电路的负载间的能量转换，稳定变流器的直流母线电压，也可以抑制直流母线谐波电压。

在实现上述技术方案的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：在风电变流器中，尤其是对于大功率的风电变流器，例如，在兆瓦（MW）级的风电变流器中，直流母线的电压达到1000V，如果变流器开始工作时将这种阶跃电压直接加载在直流母线电容06的两端，将严重损害直流母线电容06的寿命，尤其是对于将电解电容作为直流母线电容的情况更为严重。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种风电变流器的预充电装置，使得通过该预充电装置能够对变流器的直流母线电容进行预充电，延长直流母线电容的使用寿命。

为了实现上述目的，本实用新型的实施例提供了一种风电变流器的预充电装置，包括：网侧开关、预充电开关以及预充电电容，所述预充电开关和所述预充电电容串联连接后，并联在所述网侧开关的两侧。

其中，所述预充电装置可以具有第一状态和第二状态，在进行并网操作时，先进入第一状态，然后切换至第二状态；所述第一状态：所述网侧开关断开，所述预充电开关闭合；所述第二状态：所述网侧开关闭合，所述预充电开关断开。

进一步地，预充电装置还可以包括：网侧滤波电路和滤波开关；所述第一状态：所述网侧开关断开，所述滤波开关断开，所述预充电开关闭合；所述第二状态：所述网侧开关闭合，所述滤波开关闭合，所述预充电开关断开。

进一步地，预充电装置还可以包括电压检测器，其检测直流母线电容的电压，在检测到所述直流母线电容的电压达到预定的工作电压后，触发所述预充电装置从所述第一状态切换到所述第二状态。

本实用新型的实施例还提供了一种包含上述预充电装置的风电变流器。

通过本实用新型的实施例的预充电装置和风电变流器，可以利用并联在网侧开关两侧的预充电开关以及预充电电容所构成的电路对风电变流器的直流母线电容进行预充电，从而保护直流母线电容，延长直流母线电容的使用寿命。此外，由于采用预充电电容作为预充电过程的限流器件，预充电过程减少了电阻元件的参与，使得在预充电过程中基本没有能量消耗，这样，既有利于变流器的热设计，又能节约能源。

附图说明

图1为现有技术的风力发电系统的变流器的电路结构示意图；

图2为本实用新型的风电变流器电网侧的电路结构示意图。

附图标号说明

01：机侧整流电路；02：发电机；03：网侧逆变电路；04：网侧滤波电路；05：电网；06：直流母线电容；07：网侧开关；08：滤波开关；09：滤波电抗器；10：预充电开关；11：预充电电容。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。

如图2所示，其为本实用新型的风电变流器电网侧的电路结构示意图，其中，本实施例的风电变流器的预充电装置包括：网侧开关07、预充电开关10以及预充电电容11，预充电开关10和预充电电容11串联连接后，并联在网侧开关07的两侧。具体的并联方式可以采用如图2所示的形式，即在每一条线路的网侧开关的两侧分别并联一个预充电开关和一个预充电电容。

通过该电路结构，可以利用并联在网侧开关07两侧的预充电开关10以及预充电电容11所构成的电路对风电变流器的直流母线电容06进行预充电，从而保护直流母线电容06，延长直流母线电容06的使用寿命。此外，由于采用预充电电容11作为预充电过程的限流器件，预充电过程减少了电阻元件的参与，使得在预充电过程中基本没有能量消耗，这样，既有利于变流器的热设计，又能节约能源。