[实用新型]风电变流器功率拓扑

说明书

本申请公开一种风电变流器功率拓扑，包括设置在电网与发电机之间的N个并联连接的变流器模块，其中N≥2；每一个变流器模块均包括依次连接的网侧电感、网侧功率模块、正负直流母线、机侧功率模块以及机侧电感，所述正负直流母线之间设置有直流母线电容；N个变流器模块的正直流母线之间连接在一起，或者，N个变流器模块的负直流母线之间连接在一起。本申请通过N个并联连接的变流器模块构成的风电变流器功率拓扑，其中N个变流器模块的正直流母线之间连接在一起，或者，N个变流器模块的负直流母线之间连接在一起；能够降低风电变流器的短路能量，减少损失。

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种风电变流器功率拓扑。

背景技术

如图1所示的一种风电变流器功率拓扑，包括依次串联连接在电网与发电机之间的断路器11、网侧电感12、网侧功率模块13、直流母线电容14、机侧功率模块15和机侧电感16。

随着风电整机功率的提升，变流器单机功率等级也越来越高。目前业内的通用做法是通过增加模块、电感和母线电容数量的方式来提升变流器的功率等级，如图2所示的一种风电变流器功率拓扑，在该拓扑结构中，直流母线都是短接到一起的。

请参考图3-图4进行理解，变流器每个支路都会有熔丝(图中的17、18所示)进行短路保护，熔丝串联在电感所在支路上，位于电感前端或电感后端。当变流器直流母线发生短路时，故障点的短路能量分别由直流母线电容、电网、发电机提供，其值大小如下所示：其中U表示母线电压，表示网侧熔丝熔断I2t，表示机侧熔丝熔断I2t。当变流器单机功率提升时，并联支路数量增多，假设并联支路数量为n时，如果直流母线短路，则短路能量大小为：

因此，随着并联支路数量的增多，当变流器发生故障时，短路能量的大小成平方关系急速上升，从而给变流器带来极大的安全隐患。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供一种风电变流器功率拓扑，旨在解决当风电变流器发生故障时，短路能量的大小成平方关系急速上升的问题。

根据本申请的一个方面，提供一种风电变流器功率拓扑，包括设置在电网与发电机之间的N个并联连接的变流器模块，其中N≥2；每一个变流器模块均包括依次连接的网侧电感、网侧功率模块、正负直流母线、机侧功率模块以及机侧电感，所述正负直流母线之间设置有直流母线电容；

N个变流器模块的正直流母线之间连接在一起，或者，N个变流器模块的负直流母线之间连接在一起。

在一种实施方式中，每一个变流器模块还包括直流母线中点；

N个变流器模块的正直流母线之间连接在一起，或者，N个变流器模块的负直流母线之间连接在一起，或者，N个变流器模块的直流母线中点之间连接在一起。

在一种实施方式中，所述风电变流器功率拓扑还包括保护器件；

N个变流器模块的正直流母线之间通过所述保护器件连接在一起，或者，N个变流器模块的负直流母线之间通过所述保护器件连接在一起。

在一种实施方式中，所述保护器件为熔丝。

在一种实施方式中，N个变流器模块的机侧电感的输出端连接在一起。

在一种实施方式中，N个变流器模块的网侧电感的输出端连接在一起。

在一种实施方式中，所述风电变流器功率拓扑还包括断路器；

N个变流器模块的网侧电感的输出端连接在一起之后通过所述断路器与所述电网连接。

在一种实施方式中，所述网侧功率模块和所述机侧功率模块均为PWM变流器。

在一种实施方式中，所述直流母线电容由多个串联和/或并联连接的电容组成。