[实用新型]一种三电平1140V风电双馈变流器

说明书

本发明公开了一种三电平1140V风电双馈变流器，克服现有技术的双馈机组发电效率低度电成本高的问题，包括变压器、并网柜模块、控制柜模块、功率柜模块和发电机，所述变压器输出端与并网柜模块输入端相连接，并网柜模块输出端与发电机输入端相连接，并网柜模块控制端与功率柜模块输入端相连接，功率柜模块还与控制柜模块相连接，发电机输出端与功率柜模块相连接，所述发电机的发电机定子额定输出电压为1140V。本发明采用1140V三电平电气传动技术使得变频器输出开关状态组合由8种提升到27种，变流器输出波形更加接近正弦波，进一步降低谐波含量，在同样机组功率的条件下电流缩小近65%，大幅提升电气传动系统和输变系统的效率，降低度电成本。

技术领域

本实用新型涉及风力发电机组电控系统领域，尤其是涉及一种能够实现更低谐波、更高电压的电能传输、变流器效率高能够提升机组发电量的三电平1140V风电双馈变流器。

背景技术

风电变流器，是双馈风力发电机中，加在转子侧的励磁装置。其主要功能是在转子转速n变化时，通过变流器控制励磁的幅值、相位、频率等，使定子侧能向电网输入恒频电。目前陆上主流的双馈风力发电机组出口电压为690V，变流器的主电路采用两电平的拓扑结构，两电平电路的变流器特点是主电路结构相对简单，控制算法易于实现；但是缺点也同样明显，两电平电路的变流器效率相对比较低，最高只能达到96%，同时输出的波形谐波含量较大。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种双馈风机系统以及抑制电网电压快速波动的方法”，其公告号CN107196335A，发电机、转子侧变流器、网侧变流器、网侧电感Lg、电容C、锁相环和信号处理器。发电机将风力资源转化为电力传输到电网中，转子侧变流器控制发电机的转子励磁电压，并与网侧变流器构成背靠背、通过直流环节连接的两电平PWM变换器，实现变速恒频运行，网侧变流器Lg起到滤波作用，锁相环通过采集电网电压的幅值与相位提供给转子侧变流器与网侧变流器的控制器，控制双馈风力发电机跟踪电网的相位并输出所需功率。改实用新型采用传统的两电平电路，虽然能够抑制电网电压的快速波动但变流器效率相对低，最高只能达到96%，同时输出的波形谐波含量较大，只能输出高、低两个电平，发电效率低。

实用新型内容

本实用新型是为了克服现有技术的双馈机组发电效率低度电成本高的问题，提供一种三电平1140V风电双馈变流器，这种电路可以输出高、低电平和零电平，输出波形更接近正弦波，能够实现更低谐波、更高电压的电能传输，使得风机变频器输出相电压有-Vdc/2、0和+Vdc/2三个电平，带来更高的发电效率，变流器的效率可以提升至98%，进一步提升机组的发电量。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种三电平1140V风电双馈变流器，包括变压器、并网柜模块、控制柜模块、功率柜模块和发电机，所述变压器输出端与并网柜模块输入端相连接，并网柜模块输出端与发电机输入端相连接，并网柜模块控制端与功率柜模块输入端相连接，功率柜模块还与控制柜模块相连接，发电机输出端与功率柜模块相连接，所述发电机的发电机定子额定输出电压为1140V，功率柜模块包括网侧功率模块、机侧功率模块和直流环节，网侧功率模块和机侧功率模块通过直流环节相连接。

将三电平1140V电气传动链应用到双馈技术领域，使得风机变频器输出相电压有-Vdc/2、0和+Vdc/2三个电平，带来更高的发电效率，变流器的效率可以提升至98%，进一步提升机组的发电量。采用1140V三电平电气传动技术使得双馈风机变频器输出开关状态组合由8种提升到27种，变流器输出波形更加接近正弦波，进一步降低谐波含量。同时，采用三电平1140V的双馈变流器将风机电压从传统的690V提升至1140V，在同样机组功率的条件下电流缩小近65%，大幅提升电气传动系统和输变系统的效率，降低度电成本。另外，三电平变流器方案理论上可以做到0共模电压，从根本上解决电机轴承被共模电压电蚀的问题。