CN105785176B - 一种多规格全功率风电变流器测试平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多规格全功率风电变流器测试平台，包括高压开关柜、降压变压器、第一低压开关柜、第二低压开关柜、无功补偿柜、网侧滤波电抗电容、测试台、移相变压器；所述第二低压开关柜、无功补偿柜、网侧滤波电抗电容、测试台、移相变压器依次首尾相连组成功率自循环回路。测试时，所述高压开关柜从高压母线取电后经降压变压器和第一低压开关柜将电能送至功率自循环回路。所述测试台能够搭载不同电压等级拓扑结构为“背靠背双PWM型”和“不可控整流BOOST升压+PWM型”的全功率变流器。该测试平台在建设以及测试过程中，无需配备各类型发电机，故而减少了平台的占地面积，降低了建设成本，缩短了实验准备时间，提高了平台利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种风电变流器测试平台，尤其是一种多规格全功率风电变流器测试平台。
背景技术
风力发电作为新能源发电的主力军，近年来得到了很大的发展。一般来说，根据风力发电机的类型，风力发电系统可以分为：直驱型和双馈型。对应的风电变流器类型，则分为全功率变流器和双馈型变流器两大类。为了满足风电变流器现场投运的要求，需要根据变流器的拓扑结构以及现场应用工况，搭建测试平台以检测风电变流器的各种性能指标。目前，主流方案是在测试平台中使用电动机拖动风力发电机发电，搭载相应的风电变流器进行测试。由于不同类型的风电变流器其拓扑结构不同，对发电机机型的要求则有所不同，故而造成测试平台兼容性差。不同拓扑结构的风电变流器测试之前，需要更换对应机型的发电机，不仅增加了实验准备时间，而且使得测试平台的建设成本增加，降低了测试平台的利用率。对于全功率变流器的测试平台，使用电动机拖动发电机发电时，虽然可由变压器代替电动机拖动发电机这个环节，但也存在测试平台兼容性差的问题，这是由于大多数类型的变压器只能满足其中一种规格的风电变流器的试验要求，不同电压等级，不同拓扑结构的风电变流器无法在同一测试平台上进行测试。由此在进行多种规格的全功率风电变流器实验时，需要繁琐地进行平台改造，使得系统风险增加，实验准备时间增多，平台运行效率降低。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种多规格全功率风电变流器测试平台。
本发明采用的技术方案是：一种多规格全功率风电变流器测试平台，包括：高压开关柜、降压变压器、第一低压开关柜、第二低压开关柜、无功补偿柜、网侧滤波电抗电容、测试台；所述高压开关柜的一侧连接至高压母线，所述高压开关柜的另一侧连接至降压变压器的一次侧，所述降压变压器的二次侧与所述第一低压开关柜的一侧相连，所述第一低压开关柜的另一侧连接至低压母线，所述第二低压开关柜、无功补偿柜、网侧滤波电抗电容的一侧均与低压母线相连，所述测试台的一侧与网侧滤波电抗电容另一侧相连；还包括移相变压器，所述移相变压器的一侧与第二低压开关柜另一侧相连，所述移相变压器的另一侧与测试台另一侧相连，所述测试台用于搭载不同电压等级的“背靠背双PWM型”全功率变流器和“不可控整流BOOST升压+PWM型”全功率变流器。
本发明所述的风电变流器测试平台，其进一步设计在于，所述降压变压器的一次侧为△接法，所述降压变压器的二次侧为Y形接法并有中性点抽头，所述二次侧的电压抽头与主抽头出线共用出线端子。
本发明所述的风电变流器测试平台，其进一步设计在于，所述移相变压器由连接组别分别为Dy11d0，Dy11y11的两台变压器组成，所述两台变压器一次侧的同相绕组之间采用轴向分裂并联的形式，所述两台变压器二次侧具有4个绕组，所述4个绕组中，同组之间采用轴向分裂的形式，不同组之间采用辐向分裂的形式；连接组别为Dy11d0的变压器适用于“不可控整流BOOST升压+PWM型”全功率变流器；连接组别为Dy11y11的变压器适用于“背靠背双PWM型”全功率变流器。
本发明的有益效果：本发明所述风电变流器测试平台采用移相变压器代替电动机拖动发电机环节，使得所述风电变流器测试平台能够进行不同电压等级拓扑结构为“背靠背双PWM型”和“不可控整流BOOST升压+PWM型”的全功率变流器测试。由此，在建设所述测试平台过程中，无需再配备相应的各类型发电机，减少了平台的占地面积，降低了平台的建设成本；以及在进行不同拓扑结构的风电变流器测试实验中，无需再更换相应的发电机，使得全功率变流器测试过程大大简化，缩短了实验准备时间，提高了测试平台的利用率。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
图1是本发明风电变流器测试平台的系统组成示意图；
图2是本发明风电变流器测试平台的系统测试原理图；
图3是本发明风电变流器测试平台测试“不可控整流BOOST升压+PWM型”全功率变流器的示意图；
图4是本发明风电变流器测试平台所测试的“不可控整流BOOST升压+PWM型”全功率变流器的拓扑结构图；
图5是本发明风电变流器测试平台测试“背靠背双PWM型”全功率变流器的示意图；
图6是本发明风电变流器测试平台所测试的“背靠背双PWM型”全功率变流器的拓扑结构图；
图7是降压变压器的结构布局示意图；
图8是移相变压器绕组的连接方式示意图；
图9是移相变压器的结构示意图；
图10是移相变压器绕组之间的分裂形式示意图。
具体实施方式
本发明将现有技术中的全功率风电变流器测试平台进行改进，用移相发电机代替电动机拖动发电机环节，构成了一种多规格全功率风电变流器测试平台，其系统组成如图1所示。
本发明提供的一种多规格全功率风电变流器测试平台包括高压开关柜1、降压变压器2、第一开关柜3、第二开关柜4、无功补偿柜5、网侧滤波电抗电容6、测试台7、移相变压器8；所述高压开关柜1的一侧连接至高压母线，所述高压开关柜1的另一侧连接至降压变压器2的一次侧，所述降压变压器2的二次侧与所述第一低压开关柜3的一侧相连，所述第一低压开关柜3的另一侧连接至低压母线，所述第二低压开关柜4、无功补偿柜5、网侧滤波电抗电容6的一侧均与低压母线相连，所述测试台7的一侧与网侧滤波电抗电容6另一侧相连，所述测试台7的另一侧连接至移相变压器8的一侧，所述移相变压器8的另一侧与第二低压开关柜4的另一侧相连。
该测试平台中，所述测试台7用于搭载不同电压等级的“背靠背双PWM型”全功率变流器和“不可控整流BOOST升压+PWM型”全功率变流器。所述第二低压开关柜4、无功补偿柜5、网侧滤波电抗电容6、测试台7、移相变压器8共同组成了功率自循环回路。
在进行上述两种拓扑的全功率变流器测试前，需将测试平台中各设备用电缆连接，其中测试台7的台位固定，在进行不同型号的全功率变流器测试时，只需将待测全功率变流器放置在所述台位上，使用电缆与测试台7连接即可。
当待测的全功率变流器电压等级不同时，需要降压变压器2与移相变压器8配合，使降压后的电压满足全功率变流器电压等级要求，并依据全功率变流器拓扑类型，使用电缆将待测全功率变流器连接至移相变压器8相应的二次侧转接排。所述移相变压器8具有隔离和移相的作用。
全功率变流器的测试原理如图2所示。测试时，首先测试平台从高压母线取电，电能经高压开关柜1送至降压变压器2，所述高压开关柜1用于控制高压母线与所述测试平台的分合。所述降压变压器2将交流电电压降至全功率变流器所需的电压等级后送至第一低压开关柜3；所述第一低压开关柜3将低压交流电送至低压母线。低压交流电经通过低压母线进入第二低压开关柜4，所述第二低压开关柜4将低压交流电送入移相变压器8，所述移相变压器8输出错相的12脉波电压或不错相的6脉波电压至测试台7，以满足不同拓扑结构的全功率变流器试验需求。所述测试台7用电缆与全功率变流器连接；图2中所述测试台7内部的全功率变流器仅以整流模块、电抗线圈、可控逆变模块示意。所述测试台7将全功率变流器逆变输出的三相交流电送至网侧滤波电抗电容6，所述网侧滤波电抗电容6对所述测试台7送出的三相交流电滤波。滤波后的三相交流电反馈至低压母线。由此，整个测试平台形成功率自循环回路，功率不馈入电网。所述低压母线上还设有无功补偿柜5，所述无功补偿柜5主要对功率自循环回路中的设备补偿无功功率，提高功率因数并且稳定全功率变流器的输入直流母线电压。
当全功率变流器的拓扑结构为“不可控整流BOOST升压+PWM型”时，其测试过程如图3所示。所述“不可控整流BOOST升压+PWM型”全功率变流器由不可控整流器9、Boost升压直流环节10、网侧变流器11组成，如图4所示。在进行测试时，所述不可控整流器9需要配置单独的整流柜，所述不可控整流器9与移相变压器8连接，所述不可控整流器9输出谐波较少的直流电，直流电经BOOST升压直流环节10升压后送至网侧变流器11。所述网侧变流器11输出端接网侧滤波电抗电容6，所述网侧滤波电抗电容6对所述网侧变流器11逆变所得的三相交流电进行滤波，滤波后的三相交流电馈入低压母线。
当全功率变流器的拓扑结构为“背靠背双PWM型”时，其测试过程如图5所示。所述“背靠背双PWM型”全功率变流器由网侧变流器11、直流环节12、机侧变流器13组成，如图6所示。在进行测试时，移相变压器8连接至机侧变流器13进行可控整流，整流后的直流电压经中间直流环节12稳定电压后送至网侧变流器11。所述网侧变流器11输出三相交流电后送至网侧滤波电抗电容6进行滤波，滤波后的三相交流电馈入低压母线。
在上述两种拓扑结构的全功率变流器测试过程中，无功补偿柜5、第一低压开关柜3、第二低压开关柜4共用同一低压母线，场地布局时上述柜体并列放置，柜体之间使用铜排连接。
该测试平台中，所述降压变压器2采用Dyn的接线方式，即该变压器一次侧采用△接法，该变压器二次侧为Y形接法并带有中性点抽头，如图7所示。该变压器二次侧依据全功率变流器工作电压而输出不同等级的电压，不同等级的电压不同时输出，但出线端子共用；转换输出电压时无需更换出线电缆，采用更换零线位置的方式实现。
所述移相变压器8由连接组别分别为Dy11d0，Dy11y11的两台变压器组成，所述两台变压器中绕组的连接方式如图8所示；因为该两台变压器不同时运行，故采用一台变压器的结构形式实现，图9为其结构示意图。所述移相变压器8有两种工况，连接组别为Dy11d0的结构适用于“不可控整流BOOST升压+PWM型”全功率变流器，连接组别为Dy11y11的结构适用于“背靠背双PWM型”变流器。
如图10所示，所述移相变压器8一次侧的同相线圈轴向分裂并联，U11和U12轴向分裂并联，V相和W相同理(仅以U相示意，V相和W相未标识)。二次侧具有四个绕组(仅以u相示意，v相和w相未标识)，所述四个绕组中同组的线圈之间轴向分裂(即u21和u22，u31和u32两组轴向分裂)，所述四个绕组中不同组的线圈之间辐向分裂(即u21和u31，u22和u32两组辐向分裂)。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种多规格全功率风电变流器测试平台，包括：高压开关柜(1)、降压变压器(2)、第一低压开关柜(3)、第二低压开关柜(4)、无功补偿柜(5)、网侧滤波电抗电容(6)、测试台(7)；所述高压开关柜(1)的一侧连接至高压母线，所述高压开关柜(1)的另一侧连接至降压变压器(2)的一次侧，所述降压变压器(2)的二次侧与所述第一低压开关柜(3)的一侧相连，所述第一低压开关柜(3)的另一侧连接至低压母线，所述第二低压开关柜(4)、无功补偿柜(5)、网侧滤波电抗电容(6)的一侧均与低压母线相连；所述测试台(7)的一侧与网侧滤波电抗电容(6)另一侧相连，其特征在于：还包括移相变压器(8)，所述移相变压器(8)的一侧与第二低压开关柜(4)另一侧相连，所述移相变压器(8)的另一侧与测试台(7)另一侧相连；所述测试台(7)用于搭载不同电压等级的“背靠背双PWM型”全功率变流器和“不可控整流BOOST升压+PWM型”全功率变流器。
2.根据权利要求1所述的一种多规格全功率风电变流器测试平台，其特征在于：所述降压变压器(2)的一次侧为△接法，所述降压变压器(2)的二次侧为Y形接法并设有中性点抽头，所述二次侧的电压抽头与主抽头出线共用出线端子。
3.根据权利要求1所述的一种多规格全功率风电变流器测试平台，其特征在于：所述移相变压器(8)由连接组别分别为Dy11d0，Dy11y11的两台变压器组成，所述两台变压器一次侧的同相绕组之间采用轴向分裂并联的形式，所述两台变压器二次侧具有4个绕组，所述4个绕组中，同组之间采用轴向分裂的形式，不同组之间采用辐向分裂的形式；连接组别为Dy11d0的变压器适用于“不可控整流BOOST升压+PWM型”全功率变流器；连接组别为Dy11y11的变压器适用于“背靠背双PWM型”全功率变流器。
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