[实用新型]机侧用两电平变换网侧用三电平变换的风电变流器及机组

说明书

本实用新型公开了一种机侧用两电平变换网侧用三电平变换的风电变流器，所述变流器包括一个机侧变换器、一个网侧变换器、一个直流滤波电路，所述机侧变换器包括至少一个由三个单相两电平变换器组成的三相变换器，各个所述单相两电平变换器包括一个交流端口、一个直流端口、一个直流端口及两电平桥臂电路，所述网侧变换器包括至少一个由三个单相半导体嵌位三电平变换器组成的三相变换器，该风电变流器通过高电压承受能力的半导体器件提高了机侧交流端口的电压，机侧变换器使用两电平变换器，消除低频电机引起的三电平母线波动的问题，应用于低频发电机时，不会产生因机侧低频电流引起的直流母线中点不平衡的问题，降低半导体器件的成本。

技术领域

本实用新型涉及发电领域，尤其涉及一种机侧用两电平变换网侧用三电平变换的风电变流器及机组。

背景技术

现有技术的风力发电机组包括依次连接的风机、发电机、变流器和变压器。其中，变流器包括机侧变换器和网侧变换器，机侧变换器的交流端连接发电机，网侧变换器的交流端连接变压器。在风力发电机组中，通常变压器安装于地面平台或塔筒内部的塔基平台，变流器安装于塔筒内部的塔基平台，而发电机则随风机主轴安装于可以偏转的机舱中。这样变流器和发电机之间的距离接近上百米甚至更大。传统风电变流器的网侧交流端和机侧交流端的额定电压均为690VAC。

随着风力发电的不断发展，风力发电机组的单机容量呈现不断提高的趋势,目前陆上风力发电机组的单机容量已达到3到5MW，海上风力发电机组的单机容量已达到6到12MW。在大容量的风力发电机组，如果继续采用690V电压等级的发电机和变流器，则发电机、变流器上的电流及发电机与变流器之间的功率电缆上的电流都会显著上升，这种大电流会造成风力发电机组的扭缆困难与可靠性下降，阻碍机组内部电能转换效率的提升，且大电流功率电缆和大电流配电开关的成本高昂，造成工程设计困难和制造成本急剧上升等问题。因而，提升风力发电机组的内部电压等级成为一种可行的方案，业界现已大量使用1140V的风电变流器、发电机及对应变压器的技术方案。请参阅图3，图3所示为主动中点嵌位三电平的风电变流器及机组，目前，1140V风电变流器的网侧变换器和机侧变换器通常都使用二极管中点嵌位三电平或者主动中点嵌位三电平的电路拓扑方案；

这种拓扑方案也有着下面缺点：1、半导体成本用量大幅度增加，导致变流器成本上升；2、当发电机的三相输入频率较低时，变流器的正负母线不平衡问题尤其突出，影响到变流器的稳定运行，解决变流器的正负母线不平衡问题带来较大的成本增加。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种机侧用两电平变换网侧用三电平变换的风电变流器，该机侧用两电平变换网侧用三电平变换的风电变流器通过高电压承受能力的半导体器件提高了机侧交流端口的电压，机侧变换器使用两电平变换器，消除低频电机引起的三电平母线波动的问题，应用于低频发电机时，不会产生因机侧低频电流引起的直流母线中点不平衡的问题，降低半导体器件的成本。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种机侧用两电平变换网侧用三电平变换的风电变流器，所述变流器包括一个机侧变换器、一个网侧变换器；所述风电变流器还包括一个直流滤波电路，所述机侧变换器包括至少一个由三个单相两电平变换器组成的三相变换器，各个所述单相两电平变换器包括一个交流端口MAC、一个直流端口MBUSP、一个直流端口MBUSN及两电平桥臂电路，所述两电平桥臂电路包括若干半导体开关、若干二极管及电容，所述三个单相两电平变换器的三个交流端口为机侧变换器的第一交流端口MAC1、第二交流端口MAC2及第三交流端口MAC3，所述三个单相两电平变换器的三个直流端口MBUSP相互连接为机侧变换器的直流端口MBUSP，所述三个单相两电平变换器的三个直流端口MBUSN相互连接为机侧变换器的直流端口MBUSN；