CN110880762B - 网侧滤波柜及变流器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种网侧滤波柜及变流器，包括多个支撑框架构成柜体、中间充电电路、斩波模块、滤波单元、开关单元及保护单元；所述中间充电电路、所述保护单元、所述斩波模块及所述滤波单元设置在所述柜体的内腔中的右上腔中，所述滤波单元还设置在所述柜体的内腔中的左上腔中，所述滤波单元还设置在所述柜体的内腔中的右下腔中，所述开关单元分别设置在所述柜体的内腔中的左下腔与右下腔中。本发明提供的网侧滤波柜及变流器，通过将中间充电电路、斩波模块、滤波单元、开关单元及保护单元紧凑地集成在网侧滤波柜内，使得变流器的整体结构更为紧凑，以节省空间，同时通过合理的布局使得网侧滤波柜内电子元器件便于维修。

Description

网侧滤波柜及变流器

技术领域

本发明涉及一种风力发电技术领域，尤其涉及一种网侧滤波柜及变流器。

背景技术

目前，海上风电机组主流为3～5MW，一般大于4MW，最大的为8MW。随着我国海上风电建设从潮间带往近海方向发展，出于对成本和运维的考虑，风电机组单机容量4.0MW及以上将会成为长期趋势,从国外的海上风电机组装机情况可看出大功率风电机组在逐渐增多，例如风电机组可达到6MW、7MW和8MW等，且均已经进入商业化运营阶段，而10MW风电机组也有了实验样机。

风电领域对于谐波要求比较高，一般在入网侧需要配置相应的滤波装置，该滤波装置一般会包含正弦电抗器，对于功率等级的加大，同时采用中压功率器件开关频率一般不高的情况，该正弦电抗器的体积一般会比较大。另外海上风电变流器对整体体积要求非常高，同时对维护性要求也高，所以在保证变流器的紧凑的同时也需要考虑维护性的方便。

然而，现有技术中，通常是从变流器设计上考虑，变流器的常规设计一般会将滤波单元布置在网侧滤波柜中，开关单元中的零部件布置在开关柜中，且中间充电电路与斩波模块等布置在斩波柜中，这样设计将会使得变流器宽度尺寸变大，同时在设计上网侧滤波柜一般布置在网侧功率柜旁边，而开关柜在最边上，这样将各个柜体一字排开的方式会使得网侧功率柜中的正弦电抗器很难有移出进行维护，导致维修困难。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种网侧滤波柜及变流器，通过将中间充电电路、斩波模块、滤波单元、开关单元及保护单元紧凑地集成在网侧滤波柜内，使得变流器的整体结构更为紧凑，以节省空间，同时通过合理的布局使得网侧滤波柜内电子元器件便于维修。

本发明提供一种网侧滤波柜，所述网侧滤波柜包括多个支撑框架构成柜体、中间充电电路、斩波模块、滤波单元、开关单元及保护单元；所述中间充电电路、所述保护单元、所述斩波模块及所述滤波单元设置在所述柜体的内腔中的右上腔中，所述滤波单元还设置在所述柜体的内腔中的左上腔中，所述滤波单元还设置在所述柜体的内腔中的右下腔中，所述开关单元分别设置在所述柜体的内腔中的左下腔与右下腔中。

具体地，所述中间充电电路包括充电变压器、充电二极管组件及充电电阻，所述充电变压器设置在所述右上腔的下端面上，且所述充电变压器靠近所述右上腔的前端，所述充电二极管组件及所述充电电阻设置在所述右上腔的后端。

具体地，所述柜体包括一安装固定板，所述安装固定板的第一端面固定设置在所述柜体中与所述右上腔的后端对应的支撑框架上，所述充电二极管组件及所述充电电阻固定设置在所述安装固定板的第二端面上，且所述充电电阻位于所述充电二极管组件的上方。

具体地，所述保护单元包括接地开关、绝缘检测仪、绝缘检测耦合仪及高压显示灯；所述接地开关、所述高压显示灯及所述绝缘检测耦合仪分别设置在所述右上腔的下端面上，且所述接地开关与所述高压显示灯紧靠所述柜体的前门设置，所述绝缘检测仪与所述绝缘检测耦合仪均紧靠所述左上腔设置，且所述绝缘检测耦合仪位于所述右上腔的下方，所述绝缘检测仪位于所述右上腔的上方。

具体地，所述充电变压器位于所述接地开关与所述高压显示灯之间，且所述充电变压器、所述接地开关、所述高压显示灯及所述绝缘检测耦合仪均位于所述斩波模块的下方，所述充电变压器的上端面紧靠所述斩波模块的下端面设置，所述斩波模块的上端面固定设置在所述右上腔的顶端。

具体地，所述网侧滤波柜还包括电流传感器，所述电流传感器布置在所述左上腔内，且所述所述电流传感器均设置在所述左上腔中远离所述右上腔的侧面上。

具体地，所述电流传感器的数量为两个，两个电流传感器并列布置在所述所述左上腔中远离所述右上腔的侧面上，所述电流传感器用于检测所述斩波模块的斩波电流。

具体地，所述滤波单元包括阻尼电阻、滤波电容、正弦电抗器及阻尼电阻并联电抗器；所述阻尼电阻位于所述右上腔的后端，所述滤波电容阵列布置在所述左上腔内，所述正弦电抗器布置在所述右下腔内，且所述正弦电抗器位于所述右下腔的前端，所述阻尼电阻并联电抗器设置在所述左下腔的后端。

具体地，所述开关单元包括避雷器、断路器、电压互感器及电流互感器；所述避雷器设置在所述右下腔中远离所述左下腔的侧面上，所述断路器设置在所述左下腔的上方，所述电压互感器与所述电流互感器设置在所述左下腔的下方，且所述电压互感器与所述电流互感器抵靠在所述左下腔的底端，所述电流互感器位于所述左下腔的前端，所述电压互感器位于所述左下腔的后端。

本发明还提供一种变流器，所述变流器包括如上述的网侧滤波柜。

由此可见，本发明实施例提供的网侧滤波柜及变流器，通过将中间充电电路、保护单元、斩波模块及滤波单元设置在柜体的内腔中的右上腔中，滤波单元还设置在柜体的内腔中的左上腔中，滤波单元还设置在柜体的内腔中的右下腔中，开关单元分别设置在柜体的内腔中的左下腔与右下腔中，从而可将中间充电电路、斩波模块、滤波单元、开关单元及保护单元紧凑地集成在网侧滤波柜内，使得变流器的整体结构更为紧凑，以节省空间，同时通过合理的布局使得网侧滤波柜内电子元器件便于维修。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例提供的网侧滤波柜的结构框图；

图2为本发明实施例提供的变流器的电路拓扑结构示意图；

图3为本发明实施例提供的网侧滤波柜的主视结构示意图；

图4为图3中的网侧滤波柜在去除前门后的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的网侧滤波柜的左视结构示意图；

图6为本发明实施例提供的网侧滤波柜的后视结构示意图；

图7为图6中的网侧滤波柜在去除后盖后的结构示意图；

图8至图11为本发明实施例提供的网侧滤波柜的立体结构示意图；

图12为本发明实施例提供的变流器的结构框图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预期目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

图1为本发明实施例提供的网侧滤波柜100的结构框图。图2为本发明实施例提供的变流器的电路拓扑结构示意图。本实施例提供的网侧滤波柜100内的各个电子元器件采用了如图2所示的部分的电路拓扑结构，如图1与图2所示，本实施例提供的网侧滤波柜100包括由多个支撑框架111构成柜体110、中间充电电路120、斩波模块130、滤波单元140、开关单元150及保护单元160。具体地，在一实施方式中，将柜体110的内腔分为四个腔体，例如从柜体110的前门往后盖的方向看，四个腔体依次为右上腔、左上腔、左下腔及右下腔。具体地，中间充电电路120、保护单元160、斩波模块130及滤波单元140设置在柜体110的内腔中的右上腔中。滤波单元140还设置在柜体110的内腔中的左上腔中。滤波单元140还设置在柜体110的内腔中的右下腔中。开关单元150分别设置在柜体110的内腔中的左下腔与右下腔中。具体地，本实施例提供的网侧滤波柜100，通过将中间充电电路120、斩波模块130、滤波单元140、开关单元150及保护单元160集成在网侧滤波柜100内，并通过合理的布局使得中间充电电路120、斩波模块130、滤波单元140、开关单元150及保护单元160相互紧凑布置在网侧滤波柜100内，进而使得变流器的整体结构更为紧凑。

请一并参考图3至图11，图3为本发明实施例提供的网侧滤波柜100的主视结构示意图，图4为图3中的网侧滤波柜100在去除前门112后的结构示意图，图5为本发明实施例提供的网侧滤波柜100的左视结构示意图，图6为本发明实施例提供的网侧滤波柜100的后视结构示意图，图7为图6中的网侧滤波柜100在去除后盖113后的结构示意图，图8至图11为本发明实施例提供的网侧滤波柜100的立体结构示意图。如图1至图11所示，具体地，在本实施例中，柜体110包括多个支撑框架111、前门112、后盖113及安装固定板118，柜体110的内腔分为右上腔114、左上腔115、左下腔117及右下腔116。具体地，在一实施方式中，多个支撑框架111搭建具有内腔的柜体框架(图未标示)，并在柜体框架的前端面上设置可翻转的前门112，以及在柜体110框架与该前端面相对的后端面上设置后盖113，从而构成用于装置变流器中的中间充电电路120、斩波模块130、滤波单元140、开关单元150及保护单元160等电子元器件的柜体110。

具体地，在一实施例中，中间充电电路120包括充电变压器122、充电二极管组件124及充电电阻126。充电变压器122设置在右上腔114的下端面上，且充电变压器122靠近右上腔114的前端，充电二极管组件124及充电电阻126设置在右上腔114的后端。具体地，充电变压器122的一端面通过紧固件固定设置在右上腔114的底端，充电变压器122的另一端面通过紧固件固定在支撑框架111上，并且充电变压器122的另一端紧靠斩波模块130的底部设置。具体地，充电二极管组件124及充电电阻126设置在右上腔114的后盖113与充电变压器122之间。具体地，本实施例提供的充电电阻126的数量为两个，且两个充电电阻126并排设置在右上腔114的后端上。

具体地，在一实施方式中，安装固定板118的第一端面固定设置在柜体110中与右上腔114的后端对应的支撑框架111上，充电二极管组件124及充电电阻126固定设置在安装固定板118的第二端面上，且充电电阻126位于充电二极管组件124的上方。具体地，两个充电电阻126并排固定安装在安装固定板118上，且安装后的充电二极管组件124及充电电阻126与斩波模块130中靠近右上腔114的后端的一侧面紧靠设置。

具体地，在一实施例中，保护单元160包括接地开关162、绝缘检测仪164、绝缘检测耦合仪166及高压显示灯168。具体地，接地开关162、高压显示灯168及绝缘检测耦合仪166分别设置在右上腔114的下端面上，且接地开关162与高压显示灯168紧靠柜体110的前门112设置，具体地，右上腔114的前门112的下方分别设有与接地开关162及高压显示灯168对应的通孔，接地开关162的把手穿设于前门112的一通孔并裸露在右上腔114的外部，高压显示灯168与右上腔114的前门112的另一通孔对应设置，以能够在柜体110外部看到高压显示灯168的显示状态，从而判断柜体110内的电压状态。具体地，绝缘检测仪164与绝缘检测耦合仪166均紧靠左上腔115设置，且绝缘检测耦合仪166位于右上腔114的下方，绝缘检测仪164位于右上腔114的上方。具体地，绝缘检测仪164及绝缘检测耦合仪166固定装置在右上腔114与左上腔115相邻的侧壁上，且绝缘检测耦合仪166的底面固定抵靠在右上腔114的底端。进一步地，绝缘检测耦合仪166布置在接地开关162与充电二极管组件124之间，绝缘检测仪164设置在绝缘检测耦合仪166的正上方。

具体地，在一实施例中，充电变压器122位于接地开关162与高压显示灯168之间，且充电变压器122、接地开关162、高压显示灯168及绝缘检测耦合仪166均位于斩波模块130的下方，充电变压器122的上端面紧靠斩波模块130的下端面设置，斩波模块130的上端面固定设置在右上腔114的顶端。具体地，在一实施方式中，高压显示灯168用于显示变流器是否有强电，在变流器中有强电时则高压显示灯168会闪烁。

具体地，在一实施例中，网侧滤波柜100还包括电流传感器170，电流传感器170布置在左上腔115内，且电流传感器170均设置在左上腔115中远离右上腔114的侧面上。

具体地，在一实施方式中，电流传感器170的数量为两个。具体地，两个电流传感器170并列布置在左上腔115中远离右上腔114的侧面上，例如，一个电流传感器170设置在另一电流传感器170的正上方。具体地，电流传感器170用于检测斩波模块130的斩波电流。

具体地，在一实施例中，滤波单元140包括阻尼电阻142、滤波电容146、正弦电抗器144及阻尼电阻并联电抗器148。具体地，阻尼电阻142位于右上腔114的后端，具体地，在一实施方式中，阻尼电阻142的数量为三个，三个阻尼电阻142均布置在右上腔114的后端上，并位于安装固定板118与右上腔114中远离左上腔115的侧面之间。滤波电容146阵列布置在左上腔115内，具体地，在一实施方式中，滤波电容146的数量为四个，且四个滤波电容146阵列布置在左上腔115内。具体地，左上腔115的上半部分布置两个滤波电容146，左上腔115的下半部分布置另外两个滤波电容146。具体地，正弦电抗器144布置在右下腔116内，且正弦电抗器144位于右下腔116的前端。阻尼电阻并联电抗器148设置在左下腔117的后端，具体地，在一实施方式中，阻尼电阻并联电抗器148的数量为三个。具体地，在一实施方式中，从整个海上风电的变流器来考虑，需要尽量控制网侧滤波柜100的宽度，通过将正弦电抗器144采用纵向布置，以使得网侧滤波柜100的柜体110的宽度更小。进一步地，将重量比较重的正弦电抗器144布置在右下腔116的底部，且布置在柜体110的右侧面，具体地，网侧滤波柜100的左侧面一般会与网侧功率柜进行并柜，这样在正弦电抗器144出现问题时，可以将柜体110的右侧面的前门112的盖板打开，然后对正弦电抗器144进行相应的移出及维护，方便维护人员对正弦电抗器144的维护。

具体地，在一实施例中，开关单元150包括避雷器152、断路器154、电压互感器156及电流互感器158。具体地，避雷器152设置在右下腔116中远离左下腔117的侧面上，断路器154设置在左下腔117的上方，电压互感器156与电流互感器158设置在左下腔117的下方，且电压互感器156与电流互感器158抵靠在左下腔117的底端，电流互感器158位于左下腔117的前端，电压互感器156位于左下腔117的后端。具体地，在一实施方式中，电压互感器156的数量为两个，电流互感器158的数量为三个。具体地，柜体110的后端的上的单个电流互感器158主要用于检测滤波电容146支路上的电流。

具体地，在本实施例中，通过将维护次数比较多的零部件布置在柜体110的前端及侧面，例如将断路器154、避雷器152、电流传感器170、充电电阻126及充电二极管组件124等装置在柜体110的前端或侧面上，并将需要由冷水冷却的零部件布置在柜体110的前侧或侧面，例如斩波模块130与阻尼电阻142等装置在前侧或侧面，同时将维护次数非常少的零部件布置在柜体110的后端，例如阻尼电阻并联电抗器148、电压互感器156与电流互感器158等装置在柜体110的后端。具体地，将断路器154布置在柜体110的前端的下方，并与正弦电抗器144进行左右布置。具体地，断路器154相对比较重，需要定期维护，同时网侧滤波柜100采用的是底部出线的方式，断路器154也需要连接到正弦电抗器144上面，这样布置可以使得走线相对方便。

具体地，在一实施例中，网侧滤波柜100还包括接地电阻171、电能表172及避雷器检测表174。具体地，接地电阻171及电能表172均布置在左上腔115上，且接地电阻171布置在左上腔115的上方并靠近右上腔114的侧面设置。电能表172设置在左上腔115的下方并固定设置在左上腔115远离右上腔114的侧面上。避雷器检测表174设置在右上腔114的底端并紧靠右上腔114与左上腔115相邻的侧面上。

具体地，在一实施例中，在柜体110的后盖113的左侧上部开设有出水管口(图未标示)，并在柜体110的后盖113的左侧下部开设有进水管口(图未标示)，从而实现对网侧滤波柜100的需要水冷的电子元器件进行水冷。具体地，在进水管口处设有进水管盖板(图未标示)。

请参考图12，图12为本发明实施例提供的变流器200的结构框图。如图12所示，本实施例提供的变流器200包括网侧滤波柜210。具体地，在本实施例中，网侧滤波柜210的具体结构请参考图1至图11所示的实施例中的网侧滤波柜100的描述，在此不再赘述。

具体地，本实施例提供的网侧滤波柜及变流器，通过将中间充电电路、保护单元、斩波模块及滤波单元设置在柜体的内腔中的右上腔中，滤波单元还设置在柜体的内腔中的左上腔中，滤波单元还设置在柜体的内腔中的右下腔中，开关单元分别设置在柜体的内腔中的左下腔与右下腔中，从而可将中间充电电路、斩波模块、滤波单元、开关单元及保护单元紧凑地集成在网侧滤波柜内，使得变流器的整体结构更为紧凑，以节省空间，同时通过合理的布局使得网侧滤波柜内电子元器件便于维修。

以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离发明技术方案内容，依据发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种网侧滤波柜，其特征在于，所述网侧滤波柜包括多个支撑框架构成柜体、中间充电电路、斩波模块、滤波单元、开关单元及保护单元；所述中间充电电路、所述保护单元、所述斩波模块及所述滤波单元设置在所述柜体的内腔中的右上腔中，所述滤波单元还设置在所述柜体的内腔中的左上腔中，所述滤波单元还设置在所述柜体的内腔中的右下腔中，所述开关单元分别设置在所述柜体的内腔中的左下腔与右下腔中；

所述滤波单元包括阻尼电阻、滤波电容、正弦电抗器及阻尼电阻并联电抗器；所述阻尼电阻位于所述右上腔的后端，所述滤波电容阵列布置在所述左上腔内，所述正弦电抗器布置在所述右下腔内，且所述正弦电抗器位于所述右下腔的前端，所述阻尼电阻并联电抗器设置在所述左下腔的后端；

所述中间充电电路包括充电变压器、充电二极管组件及充电电阻，所述充电变压器设置在所述右上腔的下端面上，且所述充电变压器靠近所述右上腔的前端，所述充电二极管组件及所述充电电阻设置在所述右上腔的后端。

2.如权利要求1所述的网侧滤波柜，其特征在于，所述柜体包括一安装固定板，所述安装固定板的第一端面固定设置在所述柜体中与所述右上腔的后端对应的支撑框架上，所述充电二极管组件及所述充电电阻固定设置在所述安装固定板的第二端面上，且所述充电电阻位于所述充电二极管组件的上方。

3.如权利要求2所述的网侧滤波柜，其特征在于，所述保护单元包括接地开关、绝缘检测仪、绝缘检测耦合仪及高压显示灯；所述接地开关、所述高压显示灯及所述绝缘检测耦合仪分别设置在所述右上腔的下端面上，且所述接地开关与所述高压显示灯紧靠所述柜体的前门设置，所述绝缘检测仪与所述绝缘检测耦合仪均紧靠所述左上腔设置，且所述绝缘检测耦合仪位于所述右上腔的下方，所述绝缘检测仪位于所述右上腔的上方。

4.如权利要求3所述的网侧滤波柜，其特征在于，所述充电变压器位于所述接地开关与所述高压显示灯之间，且所述充电变压器、所述接地开关、所述高压显示灯及所述绝缘检测耦合仪均位于所述斩波模块的下方，所述充电变压器的上端面紧靠所述斩波模块的下端面设置，所述斩波模块的上端面固定设置在所述右上腔的顶端。

5.如权利要求4所述的网侧滤波柜，其特征在于，所述网侧滤波柜还包括电流传感器，所述电流传感器布置在所述左上腔内，且所述电流传感器均设置在所述左上腔中远离所述右上腔的侧面上。

6.如权利要求5所述的网侧滤波柜，其特征在于，所述电流传感器的数量为两个，两个电流传感器并列布置在所述左上腔中远离所述右上腔的侧面上，所述电流传感器用于检测所述斩波模块的斩波电流。

7.如权利要求1所述的网侧滤波柜，其特征在于，所述开关单元包括避雷器、断路器、电压互感器及电流互感器；所述避雷器设置在所述右下腔中远离所述左下腔的侧面上，所述断路器设置在所述左下腔的上方，所述电压互感器与所述电流互感器设置在所述左下腔的下方，且所述电压互感器与所述电流互感器抵靠在所述左下腔的底端，所述电流互感器位于所述左下腔的前端，所述电压互感器位于所述左下腔的后端。

8.一种变流器，其特征在于，所述变流器包括如权利要求1至7中任一项所述的网侧滤波柜。

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