專利名稱：用于可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組中的變流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組中的變流裝置。發(fā)明背景可調(diào)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，也稱為變速恒頻風(fēng)電機(jī)組，目前變速恒頻風(fēng)電機(jī)組 發(fā)電機(jī)主要采用繞線式雙饋異步發(fā)電機(jī)和永磁同步發(fā)電機(jī)。雙饋發(fā)電機(jī)與鼠籠 異步發(fā)電機(jī)相比，雙饋電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、有滑環(huán)、價(jià)格貴、維護(hù)量大，鼠籠發(fā)電 機(jī)是最簡單的發(fā)電機(jī)，定槳距失速型風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)通常采用鼠籠發(fā)電機(jī)，但 定槳距失速型風(fēng)電機(jī)組機(jī)型無變流裝置，是非可調(diào)速的。目前可調(diào)速雙饋發(fā)電 機(jī)風(fēng)電機(jī)組和永磁同步發(fā)電機(jī)風(fēng)電機(jī)組的變流裝置主要采用四象限運(yùn)行的雙 P碰變流器，其網(wǎng)側(cè)變流器和電機(jī)側(cè)變流器均采用全控型器件，以P麗方式運(yùn) 行，采用四象限變流器的風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)存在可能運(yùn)行在電動(dòng)狀態(tài)的缺點(diǎn)，發(fā) 電機(jī)運(yùn)行在電動(dòng)狀態(tài)時(shí)風(fēng)電機(jī)組不向電網(wǎng)送電反而從電網(wǎng)吸收電能。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服以上變速恒頻風(fēng)電機(jī)組四象限變流器的不足之 處，提供一種發(fā)電機(jī)一象限運(yùn)行的用于可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組中的變流裝置，使用該 變流裝置后，發(fā)電機(jī)只能工作在發(fā)電狀態(tài)而不能工作在電動(dòng)狀態(tài)，電能只能一 個(gè)方向流動(dòng)，即電能由發(fā)電機(jī)流向變流器然后送到電網(wǎng)。本發(fā)明的目的是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的-本發(fā)明的變流裝置包括整流電路，其特征是整流電路與一個(gè)可控硅有源 逆變器或由一個(gè)以上的可控硅有源逆變器通過串并聯(lián)組合而成的可控硅有源逆 變電路聯(lián)接，且在可控硅有源逆變電路中串聯(lián)有直流電抗器。本發(fā)明的變流裝置用于可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組中，其整流電路與發(fā)電機(jī)聯(lián)接，可 控硅有源逆變電路與電網(wǎng)的變壓器聯(lián)接；風(fēng)電機(jī)組中的發(fā)電機(jī)為鼠籠異步發(fā)電機(jī)或同步發(fā)電機(jī)。針對(duì)風(fēng)電機(jī)組中的發(fā)電機(jī)的不同，本發(fā)明的變流裝置中整流電路可以采用 全控器件p麗逆變器或不控器件二極管整流器。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是使用該變流裝置后，發(fā)電機(jī)在一象限運(yùn)行，發(fā)電機(jī)只能 工作在發(fā)電狀態(tài)而不能工作在電動(dòng)狀態(tài)，電能只能一個(gè)方向流動(dòng)，即電能由發(fā) 電機(jī)流向變流器然后送到電網(wǎng)。


圖1為鼠籠異步發(fā)電機(jī)可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組變流裝置聯(lián)接圖; 圖2為同步發(fā)電機(jī)可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組變流裝置聯(lián)接圖；圖3為同步發(fā)電機(jī)可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組速帶有升壓DC/DC變換器的變流裝置聯(lián) 接圖；圖4為具有直流母線的同步發(fā)電機(jī)可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組群變流裝置聯(lián)接圖。 圖5為具有直流母線的同步發(fā)電機(jī)可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組群多重化變流裝置聯(lián)接具體實(shí)施方式
參照附圖，本發(fā)明的變流裝置中電網(wǎng)側(cè)變流器采用半控器件可控硅有源逆 變器6。當(dāng)變流裝置中直流電壓較高時(shí)，可控硅有源逆變器/ 角較小，功率因數(shù) 較高，當(dāng)采用多重化技術(shù)可進(jìn)一步提高功率因數(shù)。有源逆變器6是一個(gè)基本形 式，在風(fēng)電機(jī)組實(shí)際應(yīng)用中，可由多個(gè)有源逆變器6組合而成，使電流更大、 電壓更高、波形更好、諧波更小，有源逆變器6中的每一個(gè)可控硅支路可由多 個(gè)可控硅器件串并聯(lián)組成組件。在鼠籠異步發(fā)電機(jī)可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組變流裝置2 中，電機(jī)側(cè)采用全控器件PWM逆變器3，如圖1所示。在同步發(fā)電機(jī)可調(diào)速風(fēng) 電機(jī)組變流裝置9中，電機(jī)側(cè)采用不控器件二極管整流器10，如圖2所示。為 了提高直流電壓使可控硅逆變器有較高的功率因數(shù)，在二極管整流器10和可控 硅有源逆變器6之間設(shè)置升壓DC/DC變換器12，如圖3所示。由于高壓直流輸 電(HVDC)輸電距離長，輸電不受電纜電容影響等優(yōu)點(diǎn)，風(fēng)電場(chǎng)可采用高壓直 流輸電方式，直流母線18電壓范圍6KV 40KV，甚至更高，同步發(fā)電機(jī)8也同 樣采用高壓同步發(fā)電機(jī)，各風(fēng)電機(jī)組可調(diào)速同步發(fā)電機(jī)變流器17輸出直流電 壓，直接相并聯(lián)，匯入直流母線18中，省去了風(fēng)電機(jī)組旁變壓器，如圖4所示。 為了進(jìn)一步提高可控硅逆變器功率因數(shù)，使電壓更高、波形更好、諧波更小， 除了在二極管整流器10輸出設(shè)置升壓DC/DC變換器外，采用多重化技術(shù)，用多 個(gè)可控硅有源逆變器6組合并采用不同組別變壓器7，構(gòu)成具有直流母線的同 歩發(fā)電機(jī)可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組群多重化變流裝置，如圖5所示。可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組變 流裝置實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)一象限可調(diào)速運(yùn)行。實(shí)施例1:圖1所示的鼠籠異步發(fā)電機(jī)可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組變流裝置2連接在鼠籠異歩發(fā) 電機(jī)1和變壓器7之間，鼠籠異步發(fā)電機(jī)可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組變流裝置2由P麗逆 變器3、直流電容4、直流電抗器5和可控硅有源逆變器6組成，PWM逆變器3 和可控硅有源逆變器6之間聯(lián)接電容4和直流電抗器5。實(shí)施例2:圖2所示的同步發(fā)電機(jī)可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組變流裝置9連接在同步發(fā)電機(jī)8和 變壓器7之間，同步發(fā)電機(jī)可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組變流裝置9由二極管整流器IO、直 流電抗器5和可控硅有源逆變器6組成，二極管整流器10和可控硅有源逆變器 6之間連接有直流電抗器5。實(shí)施例3:圖3所示的同歩發(fā)電機(jī)可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組帶有升壓DC/DC變換器的變流裝置 11連接在同步發(fā)電機(jī)8和變壓器7之間，同步發(fā)電機(jī)可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組帶有升壓DC/DC變換器的變流裝置11由二極管整流器10、升壓DC/DC變換器12、直流 電抗器5和可控硅有源逆變器6組成，二極管整流器10和可控硅有源逆變器6 之間連接有升壓DC/DC變換器12和直流電抗器5;升壓DC/DC變換器12由電 感13、 二極管14、電子開關(guān)15和電容16組成。 實(shí)施例4:圖4所示的具有直流母線的同步發(fā)電機(jī)可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組群變流裝置17輸出 直流電匯入直流母線18，每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組同步發(fā)電機(jī)8與個(gè)變流裝置17相 連接，每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組包含一個(gè)變流裝置17，風(fēng)電場(chǎng)由多臺(tái)風(fēng)電機(jī)組構(gòu)成，多個(gè) 變流裝置17輸出直流電并入風(fēng)電場(chǎng)直流母線18，直流母線18是高壓直輸電 (HVDC)，電壓為6KV 40KV，甚至更高，電能經(jīng)過直流母線再通過直流電抗器 5和可控硅有源逆變器6送到變壓器7并入電網(wǎng)。實(shí)施例5:圖5所示的具有直流母線的同步發(fā)電機(jī)可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組群多重化變流裝置 連接圖，在二極管整流器10輸出設(shè)置升壓DC/DC變換器，用多個(gè)可控硅有源逆 變器6串聯(lián)組合并采用不同組別變壓器7，實(shí)現(xiàn)多重化可控硅有源逆變。直流電抗器5可以連接在可控硅有源逆變器6的共陽極端，也可以連接在 可控硅有源逆變器6的共陰極端。
權(quán)利要求
1、用于可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組中的變流裝置，包括整流電路，其特征是整流電路與一個(gè)可控硅有源逆變器或由一個(gè)以上的可控硅有源逆變器通過串并聯(lián)組合而成的可控硅有源逆變電路聯(lián)接，且在可控硅有源逆變電路中串聯(lián)有直流電抗器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變流裝置，其特征是整流電路采用全控器件 P麗逆變器或不控器件二極管整流器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變流裝置，其特征是直流電抗器連接在可控硅 有源逆變器的共陽極端，或連接在可控硅有源逆變器的共陰極端。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變流裝置在可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組中的應(yīng)用，其特征是 變流裝置的整流電路與發(fā)電機(jī)聯(lián)接，可控硅有源逆變電路與電網(wǎng)的變壓器聯(lián)接； 風(fēng)電機(jī)組中的發(fā)電機(jī)為鼠籠異步發(fā)電機(jī)或同步發(fā)電機(jī)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的變流裝置在可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組中的應(yīng)用，其特征是 當(dāng)風(fēng)電機(jī)組中的發(fā)電機(jī)為鼠籠異步發(fā)電機(jī)時(shí)，變流裝置的整流電路采用P麗逆 變器，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組中的發(fā)電機(jī)為同步發(fā)電機(jī)時(shí)，變流裝置的整流電路采用二極 管整流器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的變流裝置在可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組中的應(yīng)用，其特征是變流裝置由全控器件PWM逆變器、半控器件可控硅有源逆變器、電容和直流電抗器組成。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的變流裝置在可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組中的應(yīng)用，其特征是變流裝置由不控器件二極管整流器、可控硅有源逆變器及直流電抗器組成。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的變流裝置在可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組中的應(yīng)用，其特征是 變流裝置由二極管整流器、升壓DC/DC變換器、可控硅有源逆變器及直流電抗 器組成。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的變流裝置在可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組中的應(yīng)用，其特征是變流裝置的整流電路的輸出端與直流母線連接，直流母線與直流電抗器和可控 硅有源逆變器連接。
10、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的變流裝置在可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組中的應(yīng)用，其特征 是變流裝置在二極管整流器輸出端設(shè)置升壓DC/DC變換器，用一個(gè)以上可控 硅有源逆變器組合并與相應(yīng)組別的變壓器連接，實(shí)現(xiàn)多重化可控硅有源逆變。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于可調(diào)速風(fēng)電機(jī)組中的變流裝置，包括整流電路，其特征是整流電路與一個(gè)可控硅有源逆變器或由一個(gè)以上的可控硅有源逆變器通過串并聯(lián)組合而成的可控硅有源逆變電路聯(lián)接，且在可控硅有源逆變電路中串聯(lián)有直流電抗器。其優(yōu)點(diǎn)是使用該變流裝置后，發(fā)電機(jī)在一象限運(yùn)行，發(fā)電機(jī)只能工作在發(fā)電狀態(tài)而不能工作在電動(dòng)狀態(tài)，電能只能一個(gè)方向流動(dòng)，即電能由發(fā)電機(jī)流向變流器然后送到電網(wǎng)。
文檔編號(hào)H02M5/44GK101222185SQ20071030086
公開日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2007年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日
發(fā)明者魏毅立 申請(qǐng)人:包頭市愛能控制工程有限責(zé)任公司