[实用新型]风力发电系统

说明书

技术领域

本实用新型关于一种风力发电系统，尤指一种控制简单，且可减少生产成本的风力发电系统。

背景技术

当前，能源危机日益严重，导致新能源(如风能、太阳能等)技术发展日益受到研发人员的关注和重视。与此同时，在再生能源的发电系统中，电机输出的交流电往往与交流电网的频率和幅值不一致，此时，通常需要借助于变换电路，以将电机输出的交流电转换为与交流电网的频率和相位一致的交流电，再经由隔离变压器而将交流电输出至交流电网，借此实现并网发电。

以中压风力发电系统为例，适用于中压，例如1KV～10KV的传统的风力发电系统主要包括下列几种变换器的电路架构，第一种为功率单元级联式电路架构，第二种为使用例如1.7KV耐压等级的功率器件串联组成的多电平(三电平以上)电路架构，第三种则为直接采用高耐压等级(例如3.3KV、4.5KV或6KV等)的功率器件的多电平(两电平以上)电路架构。

然而第一种风力发电系统由于需由多个，例如六个以上的变换电路以级联方式连接，而因多个变换电路具有多个独立的直流母线，故电连接于交流电网及风力发电系统之间的隔离变压器的次级侧便需具有多个次级绕组，例如六个以上，以与多个变换电路电连接，如此一来，势必使得使用第一种风力发电系统的工厂或设备等的整体成本提高。至于第二种风力发电系统，其虽然可使用耐压等级相对较低的功率器件(开关元件)来构成，但对应地也需使用较多的功率器件，借此形成三电平以上的电路架构，如此一来，第二种风力发电系统不但具有功率器件的控制较为复杂的问题，也因使用较多的功率器件而具有较高的生产成本。至于第三种风力发电系统虽然可为两电平电路架构并可使用相对较少的功率器件，然而第三种风力发电系统却需使用耐压等级较高的功率器件，而耐压等级较高的功率器件价格比较昂贵，如此一来，造成第三种风力发电系统的生产成本提高。

因此，如何发展一种可改善上述熟知技术缺陷的风力发电系统，实为相关技术领域人员目前所迫切需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种风力发电系统，其不但具有多个第一变换电路，还具有第二变换电路，且第二变换电路的多个第二机侧端口中的任一第二机侧端口与对应的第一变换电路的第一机侧端口串联电连接，而第二变换电路的第二网侧端口与隔离变压器的多个次级绕组中对应的次级绕组电连接，第二变换电路可选择性地运作来分担多个第一变换电路的电能转换工作，通过此降低多个第一变换电路所承受的电压应力，以解决熟知发电系统具有生产成本较高以及功率器件的控制较为复杂的缺陷。

本实用新型的另一目的在于提供一种风力发电系统，该风力发电系统的第二变换电路可依据风力发电机的三相绕组中的任一相绕组的相电压及与其相连的第一变换电路的第一机侧端口所输出的输出电压的最大值之间的比较结果而执行撬棍模式运作或非撬棍模式运作，以通过撬棍模式运作减少风力发电系统的电能损耗，并通过非撬棍模式运作使第二变换电路分担多个第一变换电路的电能转换工作。

本实用新型的又一目的在于提供一种风力发电系统，该风力发电系统的多个第一变换电路的多个第一机侧变换器及第二变换电路的第二机侧变换器可采用正弦脉波宽度调制而进行载波移相控制，进而减少多个第一变换电路的第一机侧端口及第二变换电路的多个第二机侧端口的瞬间电压变化量及电流谐波。

为达上述目的，本实用新型提供一种风力发电系统，是电连接于风力发电机以及隔离变压器之间，风力发电系统包含：多个第一变换电路，每一第一变换电路的第一机侧端口与风力发电机电连接，每一第一变换电路的第一网侧端口与隔离变压器的多个次级绕组中对应的次级绕组电连接，每一第一变换电路进行电能转换；以及第二变换电路，第二变换电路的第二网侧端口与多个次级绕组中对应的次级绕组电连接，且第二变换电路还包含多个第二机侧端口，每一第二机侧端口与对应的第一变换电路的第一机侧端口串联连接，并经由第一变换电路与风力发电机电连接，第二变换电路选择性地运作，并于运作时进行电能转换，以分担多个第一变换电路的电能转换工作。

本实用新型的风力发电系统除了具有多个第一变换电路外，还具有第二变换电路，且第二变换电路的第二机侧端口与每一第一变换电路的第一机侧端口串联电连接，而第二变换电路的一第二网侧端口与多个次级绕组中对应的次级绕组电连接，由此不但可使隔离变压器的次级绕组的个数减少，且因第二变换电路可选择性地运作来分担多个第一变换电路的电能转换工作，由此降低多个第一变换电路所承受的电压应力，故风力发电系统可选用耐压程度较低的功率器件即可实现对中压风力发电机的控制。

附图说明