CN110571854B - 风力发电系统 - Google Patents

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    • Y02E10/70—Wind energy
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Abstract

本申请公开一种风力发电系统，所述风力发电系统包括包括依次连接的电机、变流器和箱变；所述风力发电系统还包括设置在所述变流器和所述箱变之间的电机端共模电压抑制电路。本申请通过设置在变流器和箱变之间的电机端共模电压抑制电路，增大了该线路段阻抗，有针对性的降低了电机端共模电压，方案简单、成本低、效果显著。

Description

风力发电系统
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种风力发电系统。
背景技术
在风力发电系统中，使用变流器将幅值和频率变化的能量变换为符合上网需求的电能，在这个过程中必定会产生共模电压。对于电机来说共模电压的高低影响到电机绝缘设计，电机的绝缘耐受能力越高，设计出来的电机成本会越高。
现有的解决方案大多是通过硬件和软件来改善风力发电系统电机端共模电压，但是硬件成本较高、且软件控制过于复杂，存在一定的应用限制。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种风力发电系统，以解决如何抑制风力发电系统电机端共模电压。
本申请解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
根据本申请的一个方面，提供的一种风力发电系统，所述风力发电系统包括依次连接的电机、变流器和箱变；所述风力发电系统还包括设置在所述变流器和所述箱变之间的电机端共模电压抑制电路。
在一种实施方式中，所述电机端共模电压抑制电路包括在所述变流器和所述箱变之间的每条相线上连接的接地电容。
在一种实施方式中，在所述接地电容和所述相线之间串联连接熔断器。
在一种实施方式中，在所述接地电容和所述相线之间串联连接电阻。
在一种实施方式中，所述接地电容与所述箱变的漏感形成并联谐振。
在一种实施方式中，所述变流器包括依次连接的网侧变流器、直流母线电容以及机侧变流器。
在一种实施方式中，所述网侧变流器和所述箱变之间还连接一网侧滤波器；所述机侧变流器和所述电机之间还连接一机侧滤波器。
本申请实施例的风力发电系统，通过设置在变流器和箱变之间的电机端共模电压抑制电路，增大了该线路段阻抗，有针对性的降低了电机端共模电压，方案简单、成本低、效果显著。
附图说明
图1为本申请实施例的风力发电系统结构示意图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参考图1所示，本申请一实施例提供一种风力发电系统，所述风力发电系统包括依次连接的电机、变流器和箱变；所述风力发电系统还包括设置在所述变流器和所述箱变之间的电机端共模电压抑制电路(虚线方框所示)。
在本实施例中，所述变流器包括依次连接的网侧变流器、直流母线电容以及机侧变流器。
所述网侧变流器和所述箱变之间还连接一网侧滤波器；所述机侧变流器和所述电机之间还连接一机侧滤波器。
在本实施例中，所述电机端共模电压抑制电路包括在所述变流器和所述箱变之间的每条相线上连接的接地电容、以及在所述接地电容和所述相线之间串联连接熔断器。
在一种实施方式中，在所述接地电容和所述相线之间串联连接电阻。
在该实施方式中，所述电阻通常为毫欧级的电阻。
在本实施例中，所述接地电容与所述箱变的漏感形成并联谐振。并联谐振时箱变漏感与接地电容形成的回路在总的共模电压回路中的阻抗占比增大，该回路承担更多的共模电压，可以使得回路中的电机端的共模电压显著降低。
并联谐振是指在特定条件下出现了端口电压、电流同相位的现象，此时电容和电感相并联部分的支路相当于开路，即支路阻抗为无穷大。
为了更好地阐述该实施例，以下结合一应用场景进行说明：
在江苏某风场，一个2.5MW全功率发电系统，包含2.5MW箱变、2.5MW变流器、2.5MW全功率发电机，电机的绝缘耐受电压为1600V。该系统中变流器开关器件为IGBT，IGBT开关频率为3KHz。实测电机端相对地电压最大值为1750V左右，超过电机的耐受要求。
在变流器和箱变之间的每条相线上连接熔断器和接地电容之后，实测分析共模电压的频率为20KHz左右，箱变漏感为40uH，根据并联谐振的原理计算容值为1.58uF：
实际使用电容的容值为2uF，实测其相对地电压最大值为1570V，满足电机的耐受要求。
需要说明的是，接地电容与Y电容存在不同的地方：Y电容是安规电容，其自身在失效时必须是断路状态，且由于漏电流不能太大的原因，Y电容的容值做的很小，一般为nF级别。而接地电容不要求电容自身在失效时是断路状态，电容容值的由箱变、变流器、电机的参数来决定，其容值可以比较大。
本申请实施例的风力发电系统，通过设置在变流器和箱变之间的电机端共模电压抑制电路，增大了该线路段阻抗，有针对性的降低了电机端共模电压，方案简单、成本低、效果显著。
以上参照附图说明了本申请的优选实施例，并非因此局限本申请的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请的权利范围之内。

Claims (5)

1.一种风力发电系统，所述风力发电系统包括依次连接的电机、变流器和箱变；其特征在于，所述风力发电系统还包括设置在所述变流器和所述箱变之间的电机端共模电压抑制电路；
所述电机端共模电压抑制电路包括在所述变流器和所述箱变之间的每条相线上连接的接地电容；
所述接地电容与所述箱变的漏感形成并联谐振。
2.根据权利要求1所述的风力发电系统，其特征在于，在所述接地电容和所述相线之间串联连接熔断器。
3.根据权利要求1所述的风力发电系统，其特征在于，在所述接地电容和所述相线之间串联连接电阻。
4.根据权利要求1所述的风力发电系统，其特征在于，所述变流器包括依次连接的网侧变流器、直流母线电容以及机侧变流器。
5.根据权利要求4所述的风力发电系统，其特征在于，所述网侧变流器和所述箱变之间还连接一网侧滤波器；所述机侧变流器和所述电机之间还连接一机侧滤波器。
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