專利名稱：兆瓦級雙饋風力發(fā)電機使用的變流器拓撲結構的制作方法
技術領域：
本實用新型關于一種風力發(fā)電技術領域，尤指一種兆瓦(MW)級雙饋風力發(fā)電機 使用的變流器拓撲結構。
技術背景雙饋型風力發(fā)電機組由于系統(tǒng)結構的需要，在轉子與電網之間需要串聯(lián)變流器， 以實現(xiàn)雙饋發(fā)電機轉子勵磁控制和發(fā)電機轉速控制，進而實現(xiàn)風力發(fā)電機的功率控制。如圖1所示，在現(xiàn)有的雙饋型風力發(fā)電機組中使用的變流器拓樸結構包括有風 力發(fā)電機的主控制器 l(Programable Logic Controller, PLC)、網側變流器 22 (Lsc，Line side converter)、機側變流器 23 (Gsc，Generator side converter)、用于風力發(fā)電機并網 的電網4(可以是690VAC)，雙饋異步發(fā)電機的定子5，雙饋異步發(fā)電機的轉子6，網側變流 器22的并網開關7，發(fā)電機定子5的并網開關8。其中風力發(fā)電機的主控制器1通過光纖 將控制信號傳送給網側變流器22和機側變流器23，以實現(xiàn)相應控制功能，機側變流器23與 發(fā)電機的轉子6相連，用于提供發(fā)電機的勵磁電流，網側變流器22通過并網開關7與電網 4相連，可將轉子6發(fā)出的有功功率傳遞給電網4，發(fā)電機的定子5通過并網開關8與電網 4相連，可實現(xiàn)可控的風力發(fā)電機并網發(fā)電。在上述拓撲結構中，網側變流器22只傳遞有功功率，其容量約為整機容量的1/5， 而機側變流器23用于提供勵磁電流，所以其容量是網側變流器22的2倍。網側變流器22 與機側變流器23分別組成功率模塊，并擁有獨立的冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、保護系統(tǒng)及測量 系統(tǒng)。但該拓撲結構在使用過程中存在有下述問題1)單個模塊功率限制只能實現(xiàn)滿足1. 5MW風力發(fā)電機組使用，單個模塊設計功率 容量較低，尤其是最大輸出電流較小，只能滿足1. 5MW雙饋風力發(fā)電機組使用，不能對更大 型的風力發(fā)電機進行功率變換。2)任何一個變流器模塊損壞都將導致風力發(fā)電機組的停機，由于網側變流器22 和機側變流器23之間為串聯(lián)結構，且用于實現(xiàn)各自不同的功能，所以如果有一個變流器發(fā) 生損壞或邏輯失效，另一變流器也將受到很大的擾動，同時導致風力發(fā)電機組停機，只能通 過更換損壞器件來維護。這種變流器拓撲結構不能實現(xiàn)冗余功能，不能實現(xiàn)故障后的降功 率運行。3)由于使用兩種不同結構的變流器，增加了成本及維護成本。
實用新型內容本實用新型的主要目的在于提供一種能夠有效解決上述問題的兆瓦級雙饋風力 發(fā)電機使用的變流器拓撲結構。本實用新型中雙饋風力發(fā)電機使用的變流器拓撲結構包括有至少兩個結構完全 相同，且均經模塊化處理的變流器，所述每個變流器的兩端分別設有用于實現(xiàn)所述每個變 流器之間進行切入切出操作的開關，所述每個變流器的兩端在分別連接所述開關后并聯(lián)設置，其中所述每個變流器并聯(lián)后的一端與風力發(fā)電機的轉子連接，另一端經并網開關與電網相連，同時風力發(fā)電機的定子通過另一并網開關與所述電網相連，用于實現(xiàn)風力發(fā)電機 的并網發(fā)電。所述每個變流器為機側變流器和網側變流器的結合體。所述每個變流器分別與風力發(fā)電機的主控制器信號連接。本實用新型中雙饋風力發(fā)電機使用的變流器拓撲結構通過將原有的機側變流器 及網側變流器集成為一個變流器，同時再將兩個或兩個以上的變流器進行并聯(lián)，使得在一 個變流器發(fā)生故障時可以切換到另一個變流器，實現(xiàn)風力發(fā)電機降功率運行下的并網發(fā)電。

圖1為現(xiàn)有兆瓦級雙饋風力發(fā)電機使用的變流器拓撲結的示意圖；圖2為本實用新型中兆瓦級雙饋風力發(fā)電機使用的變流器拓撲結構的示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖對本實用新型中的具體實施例作進一步詳細說明。如圖2所示，本實用新型中兆瓦級雙饋風力發(fā)電機使用的變流器拓撲結構主要包 括有兩個結構完全相同、且均通過模塊化處理后的主變流器2和副變流器3，本實用型以兩 個為例，當然也可以是兩個以上，根據需求進行設置。主變流器2和副變流器3并聯(lián)設置， 同時與風力發(fā)電機的主控制器1信號連接，即風力發(fā)電機的主控制器1通過光纖將控制信 號分別送給主變流器2和副變流器3，以實現(xiàn)相應的控制功能。主變流器2和副變流器3并 聯(lián)連接后的一端與風力發(fā)電機的轉子6相連，用于提供風力發(fā)電機的勵磁電流，另一端通 過并網開關7與電網4相連，可將轉子6發(fā)出的有功功率傳遞給電網4，風力發(fā)電機的定子 5通過并網開關8與電網4相連，實現(xiàn)可控的風力發(fā)電機的并網發(fā)電。由于主變流器2和副 變流器3的結構完全相同，并且均是將原有用于轉子勵磁和交流側并網發(fā)電控制的機側變 流器23及網側變流器22結合、模化為一體，再通過在主變流器2和副變流器3的兩端分別 設置用于實現(xiàn)主變流器2與副變流器3之間進行切入切出操作的開關9、10、11、12，從而可 以實現(xiàn)替換和主從交換，并可以實現(xiàn)對故障的切出運行，提高風力發(fā)電機組的可利用率。綜上所述，本實用新型中的兆瓦級雙饋風力發(fā)電機使用的變流器拓撲結構具有以 下優(yōu)點1、主變流器2根據兩個結構完全相同的變流器的共同輸出與主控制器1的設定值 的差異，進行微調控制，并通過更改副變流器3的控制信號可以實現(xiàn)設定值與實際值差異最小。2、通過使用主變流器2和副變流器3中各自內置的直流母排和直流電容，即主變 流器2和副變流器3中的直流母排和直流電容也相互并聯(lián)，從而可以提高變流器拓撲結構 運行的穩(wěn)定性及可靠性。3、由于主變流器2和副變流器3的并聯(lián)設置，使得各自內置的直流母排不相互連 接，從而降低了電壓控制的難度，減少了變流器之間的影響。4、由于模塊化技術的應用，可以使變流器規(guī)格統(tǒng)一、接口統(tǒng)一、體積小巧、更換維護簡單，同時降低制造成本。5、通過變流器之間的并聯(lián)設置，可以滿足不同的風力發(fā)電機組的設計方案，如電 壓等級、電流等級、功率等級等。6、使用更大的變流器容量，包括更大的網側容量和機側容量，可以使變流器有更 的過載范圍和動態(tài)承受能力。本實用新型中的所采用開關、并網開關、機側變流器、及網側變流器等均為現(xiàn)有產 品，因此不再另行描述。
權利要求一種兆瓦級雙饋風力發(fā)電機使用的變流器拓撲結構，其特征在于，包括有至少兩個結構完全相同，且均經模塊化處理的變流器，所述每個變流器的兩端分別設有用于實現(xiàn)所述每個變流器之間進行切入切出操作的開關，所述每個變流器的兩端在分別連接所述開關后并聯(lián)設置，其中所述每個變流器并聯(lián)后的一端與風力發(fā)電機的轉子連接，另一端經并網開關與電網相連，同時風力發(fā)電機的定子通過另一并網開關與所述電網相連，用于實現(xiàn)風力發(fā)電機的并網發(fā)電。
2.根據權利要求1所述兆瓦級雙饋風力發(fā)電機使用的變流器拓撲結構，其特征在于， 所述每個變流器為機側變流器和網側變流器的結合體。
3.根據權利要求2所述兆瓦級雙饋風力發(fā)電機使用的變流器拓撲結構，其特征在于， 所述每個變流器分別與所述風力發(fā)電機的主控制器信號連接。
專利摘要本實用新型公開了一種兆瓦級雙饋風力發(fā)電機使用的變流器拓撲結構，其包括有至少兩個結構完全相同，且均經模塊化處理的變流器，所述每個變流器的兩端分別設有用于實現(xiàn)所述每個變流器之間進行切入切出操作的開關，所述每個變流器的兩端在分別連接所述開關后并聯(lián)設置，其中所述每個變流器并聯(lián)后的一端與風力發(fā)電機的轉子連接，另一端經并網開關與電網相連，同時風力發(fā)電機的定子通過另一并網開關與所述電網相連，用于實現(xiàn)風力發(fā)電機的并網發(fā)電。
文檔編號H02J3/38GK201570869SQ200920246459
公開日2010年9月1日 申請日期2009年10月26日 優(yōu)先權日2009年10月26日
發(fā)明者辛理夫 申請人:華銳風電科技(集團)股份有限公司