多繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器的實(shí)驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的實(shí)施例提供一種多繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器的實(shí)驗(yàn)裝置，其包括被測試的變流器、環(huán)流變壓器以及移相變壓器，變流器為被動(dòng)整流型變流器，變流器包括與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的多個(gè)繞組相對應(yīng)的多個(gè)繞組輸入端，環(huán)流變壓器的一端連接在被測試變流器的網(wǎng)側(cè)輸出端，環(huán)流變壓器的另一端與電網(wǎng)和移相變壓器的一次側(cè)連接，移相變壓器二次側(cè)包括與繞組輸入端對應(yīng)的多組二次側(cè)繞組，相鄰的二次側(cè)繞組輸出的電壓的相位相差一個(gè)預(yù)定的相位角。本實(shí)施例的變流器的實(shí)驗(yàn)裝置，通過移相變壓器使相鄰的各二次側(cè)繞組輸出的電壓的相位彼此相差一個(gè)預(yù)定的相位，能夠減少整流后的電流的高次諧波的含量，降低對電網(wǎng)的影響。
【專利說明】多繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器的實(shí)驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種變流器的實(shí)驗(yàn)裝置，尤其涉及一種多繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器的實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，變速恒頻已經(jīng)成為兆瓦級以上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主流技術(shù)。利用變流器來實(shí)現(xiàn)變速恒頻的技術(shù)方案是最為成熟的，也是應(yīng)用范圍最為廣泛和最具發(fā)展前景的技術(shù)。變流技術(shù)的應(yīng)用不僅有利于機(jī)組提高效率，同時(shí)對機(jī)組的并網(wǎng)和對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起到了良好效果，因此，變流器在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中起到至關(guān)重要的作用。
[0003]為了對變流器性能進(jìn)行測試，需要對變流器進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)，其主要的方式是利用電網(wǎng)提供電能，在變流器的電網(wǎng)側(cè)的網(wǎng)側(cè)輸出端與電網(wǎng)之間串接一個(gè)環(huán)流變壓器，并且將環(huán)流變壓器的輸出端引出到變流器的繞組輸入端，作為模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)的繞組，向變流器輸入電流，從而形成環(huán)流回路，該環(huán)流回路長時(shí)間通過額定負(fù)載電流，從而對變流器進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)。
[0004]對于多繞組的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，變流器I包括與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的多個(gè)繞組相對應(yīng)的多個(gè)繞組輸入端11，變流器內(nèi)部的機(jī)側(cè)電路一般采用被動(dòng)整流的方式，各個(gè)繞組輸入端直接與變流器內(nèi)部的二極管整流橋12對應(yīng)連接。如圖1所示，其為現(xiàn)有技術(shù)的多繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器的實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1僅示出了雙繞組的情形，兩個(gè)繞組輸入端11經(jīng)由電機(jī)側(cè)斷路器13連接在內(nèi)部的六橋臂的二極管整流橋12上，在變流器的網(wǎng)側(cè)輸出端14上，連接有環(huán)流變壓器2，環(huán)流變壓器2的輸出端與電網(wǎng)連接，同時(shí)也將輸出端的線路一分為二，引出至變流器I的繞組輸入端11，然后再分別連接在二極管整流橋12的六個(gè)橋臂上。圖1所示的變流器的其他主要部件還包括:主斷路器15，斬波制動(dòng)16、逆變器17、電壓測量端18、電流測量端19、機(jī)艙連接端20、風(fēng)力發(fā)電機(jī)主控系統(tǒng)連接端21。
[0005]發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題:變流器電機(jī)側(cè)的整流為被動(dòng)整流的多脈波整流方式，其對電網(wǎng)側(cè)將造成諧波增大的影響，并且使功率因數(shù)偏低。以圖1所示的雙繞組的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的二極管整流橋來說，整流后的電流中包含了 5次和7次諧波的成分很高，輸入到電網(wǎng)后，將會(huì)造成電網(wǎng)側(cè)的5次和7次諧波的增大，對電網(wǎng)側(cè)造成嚴(yán)重的影響。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于，提供一種多繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器的實(shí)驗(yàn)裝置以減少整流后的諧波成分，降低對電網(wǎng)側(cè)的影響。
[0007]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種多繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器的實(shí)驗(yàn)裝置，其包括被測試的變流器、環(huán)流變壓器以及移相變壓器，所述變流器為被動(dòng)整流型變流器，所述變流器包括與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的多個(gè)繞組相對應(yīng)的多個(gè)繞組輸入端，所述環(huán)流變壓器的一端連接在所述被測試變流器的網(wǎng)側(cè)輸出端，所述環(huán)流變壓器的另一端與電網(wǎng)和所述移相變壓器的一次側(cè)連接，所述移相變壓器二次側(cè)包括與所述繞組輸入端對應(yīng)的多組二次側(cè)繞組，相鄰的二次側(cè)繞組輸出的電壓的相位相差一個(gè)預(yù)定的相位角。
[0008]本實(shí)施例的變流器的實(shí)驗(yàn)裝置，通過移相變壓器使相鄰的各二次側(cè)繞組輸出的電壓的相位彼此相差一個(gè)預(yù)定的相位，這樣，各組二次側(cè)繞組的輸出的電壓輸入到變流器中的二級管整流橋后，由于存在相位差，經(jīng)過二極管整流后的電流的部分高次諧波將會(huì)相互抵消，減少部分高次諧波的含量，對電網(wǎng)的影響會(huì)降低。
[0009]其中，所述變流器可以為雙繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器，所述移相變壓器的二次側(cè)包括兩組二次側(cè)繞組，所述兩組二次側(cè)繞組輸出的電壓的相位相差30度。
[0010]對于雙繞組的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器，通過將兩組二次側(cè)繞組輸出的電壓的相位錯(cuò)開30度，相當(dāng)于對從繞組輸入端輸入的電流進(jìn)行了 12脈波整流，整流后的電流波形相對于6脈波整流而言，更加平滑，并且5次與7次諧波含量大幅度降低。
[0011]其中，所述移相變壓器的一次側(cè)繞組可以采用星形連接或者三角形連接，在兩組二次側(cè)繞組中，一組二次側(cè)繞組采用星形連接，另一組二次側(cè)繞組采用三角形連接。
[0012]該連接方式以簡單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了二次側(cè)兩組繞組的相位相差30度，從而降低整流后的電流的5次與7次諧波含量。
[0013]其中，所述變流器可以為三繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器，所述移相變壓器的二次側(cè)包括三組二次側(cè)繞組，相鄰的二次側(cè)繞組輸出電壓的相位相差20度。
[0014]對于三繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器，通過移相變壓器將二次側(cè)繞組輸出電壓的相位錯(cuò)開20度，能夠顯著減少5、7、13、15、17次諧波。
[0015]其中，所述變流器可以為四繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器，所述移相變壓器的二次側(cè)包括四組二次側(cè)繞組，相鄰的二次側(cè)繞組輸出電壓的相位相差15度。
[0016]對于四繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器，通過移相變壓器將二次側(cè)繞組輸出電壓的相位錯(cuò)開15度，能夠顯著減少5、7、13、15、17次諧波。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的多繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器的實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的多繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器的實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明實(shí)施例二的移相變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4為本發(fā)明實(shí)施例二的移相變壓器的各相電壓的相量圖。
[0021]圖5為6脈波整流后電流信號的時(shí)域仿真圖。
[0022]圖6為6脈波整流后的電流信號的頻譜仿真圖。
[0023]圖7為12脈波整流后的電流信號的時(shí)域仿真圖。
[0024]圖8為12脈波整流后的電流信號的頻域仿真圖。
[0025]圖9為本發(fā)明實(shí)施例二的網(wǎng)側(cè)實(shí)測電流的時(shí)域圖。
[0026]圖10為本發(fā)明實(shí)施例二的網(wǎng)側(cè)實(shí)測電流的頻域圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例的多繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。[0028]實(shí)施例一
[0029]如圖2所示，其為本發(fā)明實(shí)施例一的多繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器的實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括被測試的變流器1、環(huán)流變壓器2以及移相變壓器3，變流器為被動(dòng)整流型變流器，變流器I包括與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的多個(gè)繞組相對應(yīng)的多個(gè)繞組輸入端11，環(huán)流變壓器2的一端連接在被測試變流器的電網(wǎng)側(cè)輸出端14上，環(huán)流變壓器2的另一端與電網(wǎng)和移相變壓器3的一次側(cè)連接，移相變壓器3的二次側(cè)包括與繞組輸入端對應(yīng)的多組二次側(cè)繞組，相鄰的二次側(cè)繞組輸出的電壓的相位相差一個(gè)預(yù)定的相位角。在被動(dòng)整流型變流器中，機(jī)側(cè)電路具有二極管整流橋12，二極管整流橋12的橋臂數(shù)量與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的繞組數(shù)量的三倍相同，在繞組輸入端11與二極管整流橋12之間設(shè)置有電機(jī)側(cè)斷路器13。圖2僅示例性的示出了雙繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器情形，對于更多繞組的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器，移相變壓器3的輸出端以及變流器的繞組輸入端將相應(yīng)增多，內(nèi)部的二級管整流橋12的橋臂數(shù)量也相應(yīng)增多。此外，為了簡化說明，圖2僅對與本發(fā)明實(shí)施例的改進(jìn)點(diǎn)直接相關(guān)的部分標(biāo)注了標(biāo)號。
[0030]本實(shí)施例的變流器的實(shí)驗(yàn)裝置，通過將從移相變壓器3輸出端分支出來的多組與繞組個(gè)數(shù)對應(yīng)的多組二次側(cè)繞組的電壓進(jìn)行移相處理，使相鄰的各二次側(cè)繞組輸出的電壓的相位彼此相差一個(gè)預(yù)定的相位，這樣，各組二次側(cè)繞組的輸出的電壓輸入到變流器中的二級管整流橋12后，由于存在相位差，經(jīng)過二極管整流后的電流的部分高次諧波將會(huì)相互抵消，減少部分高次諧波的含量，對電網(wǎng)的影響會(huì)降低。
[0031]對于移相變壓器3的具體設(shè)計(jì)，可以通過配置移相變壓器3的一次側(cè)和二次側(cè)的繞組來實(shí)現(xiàn)多組二次側(cè)繞組的電壓之間產(chǎn)生指定的相位差。
[0032]實(shí)施例二
[0033]在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中較多采用的是雙繞組、三繞組和四繞組的發(fā)電機(jī)，而最常用的是雙繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)，因此，在本實(shí)施例中，將以雙繞組的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器的實(shí)驗(yàn)裝置為例，來進(jìn)一步介紹本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0034]如圖2所示，在現(xiàn)有技術(shù)的雙繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)的被動(dòng)整流變流器中，二極管整流橋12進(jìn)行的是6脈波整流，其整流后的電流中產(chǎn)生的5次與7次諧波較大。而通過移相變壓器3，使輸入到二極管整流橋12的兩組電壓相互錯(cuò)開一定相位角，從而在一定程度上減少整流后的電流中存在的5次與7次諧波。優(yōu)選地，兩組二次側(cè)繞組輸出的電壓的相位相差30度，此時(shí)，二極管整流橋12相當(dāng)于對從繞組輸入端輸入的電流進(jìn)行了 12脈波整流，整流后的電流波形相對于6脈波整流而言，更加平滑，并且5次與7次諧波含量大幅度降低。
[0035]進(jìn)一步地,本實(shí)施例的移相變壓器的移相原理如下:在本實(shí)施例中，基于一次側(cè)繞組為星形連接(也可以采用三角形連接)、二次側(cè)為延邊三角形的順延接法的移相變壓器的結(jié)構(gòu)來介紹移相原理。
[0036]如圖3所示，其為本發(fā)明實(shí)施例二的移相變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖，為了簡化說明，在移相變壓器的二次側(cè)僅示出了一組繞組，其中，一次側(cè)繞組為星形連接，三個(gè)端點(diǎn)分別為A、B、C，三相繞組分別用X、Y、Z表示，二次側(cè)繞組為延邊三角形連接，三角形部分的三相繞組分別用X、1、z表示，延邊部分的三個(gè)端點(diǎn)分別為a、b、C。圖4為本發(fā)明實(shí)施例二的移相變壓器的各相電壓的相量圖，圖4中的各個(gè)向量的名稱與圖3的變壓器的結(jié)構(gòu)是相對應(yīng)的，圖4的左側(cè)部分示出的是移相變壓器的一次側(cè)的電壓的向量圖，右側(cè)示出的是移相變壓器的二次側(cè)的電壓的向量圖，其中，vcz、VBY, Vax以及Vab分別對應(yīng)一次側(cè)的各點(diǎn)之間的電壓的有效值，Vcz, Vby, Vax以及Vab分別對應(yīng)二次側(cè)的各點(diǎn)之間的電壓的有效值，Vq是匝數(shù)為N3的線圈的電壓的有效值。
[0037]本實(shí)施例的移相變壓器為三相交流變壓器，并且各相繞組是對稱的，圖3所示的結(jié)構(gòu)示意圖中，設(shè)一次側(cè)繞組的每相匝數(shù)為N1，二次側(cè)繞組的三角形繞組部分的每相匝數(shù)為N2，延邊部分每相的匝數(shù)為N3，二次側(cè)繞組相對于一次側(cè)繞組的移相角δ的計(jì)算式如下式:
[0038]
【權(quán)利要求】
1.一種多繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:包 括被測試的變流器、環(huán)流變壓器以及移相變壓器； 所述變流器為被動(dòng)整流型變流器，所述變流器包括與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的多個(gè)繞組相對應(yīng)的多個(gè)繞組輸入端； 所述環(huán)流變壓器的一端連接在所述被測試變流器的網(wǎng)側(cè)輸出端，所述環(huán)流變壓器的另一端與電網(wǎng)和所述移相變壓器的一次側(cè)連接； 所述移相變壓器二次側(cè)包括與所述繞組輸入端對應(yīng)的多組二次側(cè)繞組，相鄰的二次側(cè)繞組輸出的電壓的相位相差一個(gè)預(yù)定的相位角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于: 所述變流器為雙繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器； 所述移相變壓器的二次側(cè)包括兩組二次側(cè)繞組，所述兩組二次側(cè)繞組輸出的電壓的相位相差30度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于: 所述移相變壓器的一次側(cè)繞組采用星形連接或者三角形連接； 所述兩組二次側(cè)繞組中，一組二次側(cè)繞組采用星形連接，另一組二次側(cè)繞組采用三角形連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變流器的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于: 所述變流器為三繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器； 所述移相變壓器的二次側(cè)包括三組二次側(cè)繞組，相鄰的二次側(cè)繞組輸出電壓的相位相差20度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變流器的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于: 所述變流器為四繞組風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器； 所述移相變壓器的二次側(cè)包括四組二次側(cè)繞組，相鄰的二次側(cè)繞組輸出電壓的相位相差15度。
【文檔編號】H02M1/12GK103997195SQ201410248116
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】李路 申請人:新疆金風(fēng)科技股份有限公司