CN112821459A - 一种双馈风力发电系统和双馈变流器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双馈风力发电系统和双馈变流器及其控制方法，该双馈变流器中，其框架断路器的第一侧用于连接电网，而第二侧通过定子接触器连接电机的定子绕组的同时，直接依次通过网侧变流器、直流母线和机侧变流器连接电机的转子绕组，省略了现有技术中的网侧接触器，降低了成本；并且，其缓起支路取电于框架断路器的第一侧，进而在双馈变流器初次启机时为直流母线进行预充电，确保了无网侧接触器时直流母线预充电的功能保留。

Description

一种双馈风力发电系统和双馈变流器及其控制方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种双馈风力发电系统和双馈变流器及其控制方法。

背景技术

双馈风力发电系统以其双馈变流器、电机等在成本方面的优势，被广泛应用于大型风场。随着技术进步，其整机机组容量不断攀升，即使双馈变流器容量仅转差容量，大功率机组网侧容量也达到了1MW以上。迫于平价上网的成本压力，在不影响性能的前提下变流器也需要持续降本。

目前已有的双馈变流器拓扑结构如图1所示：其框架断路器Q1的一侧连接电网，另一侧分别连接机侧接触器K1的一侧和网侧接触器K2的一侧；机侧接触器K1的另一侧连接电机的定子绕组，网侧接触器K2的另一侧依次通过网侧变流器和机侧变流器连接电机的转子绕组。

就目前方案而言，由于双馈机组网侧容量越来越大，其网侧接触器K2的选型容量也在增加，这种情况下继续沿用这种方案，不利于双馈变流器降本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种双馈风力发电系统和双馈变流器及其控制方法，以降低双馈变流器的成本。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明实施例第一方面提供了一种双馈变流器，包括：机侧变流器、网侧变流器、定子接触器、框架断路器、缓起支路和控制器；其中：

所述框架断路器的第一侧用于连接电网；

所述框架断路器的第二侧，用于通过所述定子接触器连接电机的定子绕组，还用于依次通过所述网侧变流器、直流母线和所述机侧变流器连接所述电机的转子绕组；

所述缓起支路取电于所述框架断路器的第一侧，用于在所述双馈变流器初次启机时为所述直流母线进行预充电；

所述机侧变流器、所述网侧变流器、所述定子接触器、所述框架断路器及所述缓起支路均受控于所述控制器。

可选的，所述双馈变流器，还包括：定子滤波电容模块；

所述定子滤波模块连接于所述定子接触器与所述定子绕组之间的连接线。

可选的，所述双馈变流器，还包括：设置于所述直流母线正负极之间的泄放电路，所述泄放电路集成有所述双馈变流器在故障停机后的母线放电功能。

可选的，所述网侧变流器包括：网侧滤波器和NPC；

所述网侧滤波器的一侧作为所述网侧变流器的交流侧；

所述网侧滤波器的另一侧与所述NPC的交流侧相连；

所述NPC的直流侧作为所述网侧变换器的直流侧；

所述机侧变流器包括：机侧滤波器和MPC；

所述机侧滤波器的一侧作为所述机侧变流器的交流侧；

所述机侧滤波器的另一侧与所述MPC的交流侧相连；

所述MPC的直流侧作为所述机侧变换器的直流侧。

可选的，所述双馈变流器，还包括：检测单元；所述检测单元输出检测结果至所述控制器。

可选的，所述检测单元包括：并网电流检测模块、电网电压检测模块、直流电压检测模块、滤波电流检测模块、网侧电流检测模块、机侧电流检测模块及定子电压检测模块；

所述并网电流检测模块设置于所述框架断路器的第一侧；

所述电网电压检测模块设置于所述框架断路器的第二侧；

所述直流电压检测模块设置于所述直流母线上；

所述滤波电流检测模块设置于所述网侧滤波器的网侧滤波电容模块与所述网侧变流器的主功率回路之间；

所述网侧电流检测模块设置于所述NPC与所述网侧滤波器的网侧滤波电感模块之间；

所述机侧电流检测模块设置于所述机侧变流器的MPC与所述机侧滤波器的机侧滤波电感模块之间；

所述定子电压检测模块设置于所述定子接触器与所述定子绕组之间。

可选的，所述检测单元还包括：滤波电压检测模块；

所述滤波电压检测模块设置于所述网侧滤波电容模块与所述主功率回路之间。

可选的，所述双馈变流器，还包括：滤波电容接触器；

所述滤波电容接触器设置于所述网侧变流器中的网侧滤波电容模块与所述网侧变流器的主功率回路之间。

可选的，所述滤波电容接触器中内置有串联连接的缓起电阻，所述缓起电阻在所述滤波电容接触器切换为吸合状态的预设时间后被旁路掉。

本发明第二方面提供了一种双馈变流器的控制方法，应用于任一段落所述的双馈变流器的控制器，所述控制方法包括：

在接收到启机指令后，控制所述双馈变流器中的缓起支路取电于框架断路器的第一侧、为直流母线进行预充电；并在所述直流母线充电完成后，控制所述框架断路器吸合；

在接收到并网指令后，控制所述双馈变流器的网侧变流器、机侧变流器及定子接触器动作，实现并网发电；

在接收到离网指令后，控制所述网侧变流器、所述机侧变流器及所述定子接触器动作，实现离网停机。

可选的，所述双馈变流器中设置有滤波电容接触器时，控制所述双馈变流器的网侧变流器、机侧变流器及定子接触器动作，实现并网发电，包括：

控制所述滤波电容接触器吸合；

控制所述网侧变流器发波，实现启机；

控制所述机侧变流器励磁，为电机的定子绕组建立电压后，再控制所述定子接触器吸合，实现并网发电。

可选的，所述双馈变流器中无滤波电容接触器时，控制所述双馈变流器的网侧变流器、机侧变流器及定子接触器动作，实现并网发电，包括：

控制所述网侧变流器正常运行；

控制所述机侧变流器励磁，为电机的定子绕组建立电压后，再控制所述定子接触器吸合，实现并网发电。

可选的，所述双馈变流器中设置有滤波电容接触器时，控制所述网侧变流器、所述机侧变流器及所述定子接触器动作，实现离网停机，包括：

控制所述定子接触器断开，所述机侧变流器封波停机；

控制所述网侧变流器封波停机，所述滤波电容接触器断开。

可选的，所述双馈变流器中无滤波电容接触器时，控制所述网侧变流器、所述机侧变流器及所述定子接触器动作，实现离网停机，包括：

控制所述定子接触器断开，所述机侧变流器封波停机；

控制所述网侧变流器维持运行状态，对所述网侧变流器中的网侧滤波电容模块上产生的容性无功进行补偿。

可选的，在任意步骤前后，若出现故障停机，则还包括：

控制所述框架断路器分断，并通过所述双馈变流器中的泄放电路对所述直流母线上的电压进行放电。

可选的，在所述直流母线充电完成后，控制所述框架断路器吸合之前，还包括：

控制所述网侧变流器逆变发波，对所述网侧变流器中的网侧滤波电容模块进行缓起。

本发明第三方面还提供了一种双馈风力发电系统，包括：风力发电机组和如上述任一段落所述的双馈变流器；

所述风力发电机组通过所述双馈变流器和相应的变压器连接电网；

所述双馈变流器中的控制器用于执行如上述任一段落所述的双馈变流器的控制方法。

本发明提供的双馈变流器，其框架断路器的第一侧用于连接电网，而第二侧通过定子接触器连接电机的定子绕组的同时，直接依次通过网侧变流器、直流母线和机侧变流器连接电机的转子绕组，省略了现有技术中的网侧接触器，降低了成本；并且，其缓起支路取电于框架断路器的第一侧，进而在双馈变流器初次启机时为直流母线进行预充电，确保了无网侧接触器时直流母线预充电的功能保留。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的双馈变流器的结构示意图；

图2为现有技术提供的双馈变流器的具体结构图；

图3为本发明实施例提供的双馈变流器的结构示意图；

图4和图5为本发明实施例提供的双馈变流器的两种具体结构图；

图6至图8为本发明实施例提供的双馈变流器的控制方法的三种流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明提供一种双馈变流器，以降低双馈变流器的成本。

参见图3，该双馈变流器包括：机侧变流器103、网侧变流器102、定子接触器K1、框架断路器Q1、缓起支路101和控制器(图中未展示)；其中：

框架断路器Q1的第一侧用于连接电网；框架断路器Q1的第二侧存在两条支路，一条支路是通过定子接触器K1连接电机的定子绕组，另一条支路是依次通过网侧变流器102、直流母线和机侧变流器103连接电机的转子绕组。

区别于现有技术的是，该框架断路器Q1的第二侧与网侧变流器102之间，取消了原有的网侧接触器(如图1中的K2)；因此，不论该双馈变流器的网侧容量有多大，也不会涉及到原有网侧接触器K2选型容量增加的问题；不仅避免了这一项器件选型带来的成本增加，更是从根本上减少了此网侧接触器K2的结构成本，有利于实现双馈变流器的降本目标。

值得说明的是，现有技术中图1所示的双馈变流器，其具体结构可以参见图2；由图2可以发现，其缓起支路为直流母线进行预充电的动作必须在框架断路器Q1处于吸合状态的前提下才能实现。而本实施例中取消其网侧接触器K2之后，同时设置缓起支路101取电于框架断路器Q1的第一侧，进而在双馈变流器初次启机时，框架断路器Q1未吸合的情况下，即可实现对于直流母线的预充电。

另外，该双馈变流器中，机侧变流器103、网侧变流器102、定子接触器K1、框架断路器Q1及缓起支路101均受控于控制器，进而实现启机、并网、离网和停机等操作。

因此，本实施例提供的双馈变流器，在省略了现有技术中的网侧接触器，降低了成本的同时，还通过其缓起支路101取电于框架断路器Q1的第一侧，以在双馈变流器初次启机时为直流母线进行预充电，确保了无网侧接触器K2时直流母线预充电的功能保留；进而在不影响整机性能前提下降低了成本，使其在市场上具有更高的竞争优势。

实际应用中，参见图4，该缓起支路101中至少包括：缓起接触器K3、缓起电阻R8-10(图中均以三相系统为例进行展示)及不控整流桥M8；并且，该缓起支路101连接框架断路器Q1第一侧的连接线上还可以设置有断路器QF2，以实现对于缓起动作的保护。

具体的，该网侧变流器102中至少包括：网侧滤波器和NPC(Net Power Converter，网侧功率变换器)；该网侧滤波器可以是LC滤波器，参见图4，具体包括：网侧滤波电容模块C1-3和网侧滤波电感模块L1，当然并不仅限于此；该NPC具体是如图4中所示的DCAC变换器，其拓扑实现形式不作限定；实际应用中两者的实现形式可以根据具体环境而定，现有技术中的任何实现形式均可，均在本申请的保护范围内。

该网侧变流器102中，网侧滤波器的一侧作为网侧变流器102的交流侧；网侧滤波器的另一侧与NPC的交流侧相连；NPC的直流侧作为网侧变换器的直流侧。更进一步的，该网侧变流器102的交流侧可以通过一个断路器QF5来连接框架断路器Q1的第二侧，进而实现对于该支路的保护。

实际应用中，在该双馈变流器初次启机时，可以在缓起支路101为直流母线进行预充电之后，再通过该NPC逆变运行、为该滤波电压检测模块进行缓起，进一步避免大电流冲击。

另外，对应的，该机侧变流器103中至少包括：机侧滤波器和MPC(Motor PowerConverter，机侧功率变换器)；该机侧滤波器也可以是LC滤波器，参见图4，具体包括：机侧滤波电容模块C10-12和机侧滤波电感模块L8，当然并不仅限于此；该MPC具体是如图4中所示的ACDC变换器，其拓扑实现形式不作限定；实际应用中两者的实现形式可以根据具体环境而定，现有技术中的任何实现形式均可，均在本申请的保护范围内。

该机侧变流器103中，机侧滤波器的一侧作为机侧变流器103的交流侧；机侧滤波器的另一侧与MPC的交流侧相连；MPC的直流侧作为机侧变换器的直流侧。

值得说明的是，实际应用中，如图4所示，该双馈变流器的定子侧也可以设置有相应的定子滤波电容模块C4-6；也即，该定子滤波模块C4-6连接于定子接触器K1与定子绕组之间的连接线。这样可以减小网侧滤波电容模块C1-3的容量，当然，实际应用中，可以选择网侧外挂一部分滤波电容，而双馈电机定子端外挂另一部分交流滤波电容；也可以选择网侧外挂全部滤波电容，而双馈电机定子端不外挂电容；视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

更为优选的，该双馈变流器中设置于直流母线正负极之间的泄放电路(如图4所示的Chopper)，可以集成有双馈变流器在故障停机后的母线放电功能；也即，若该双馈变流器发生故障，则其停机分断框架断路器Q1的同时，会通过直流侧的泄放电路Chopper对直流母线上的电压进行放电；进而取消图2中设置于直流母线上的放电电路，更进一步降低成本。

另外，需要说明的是，在实际应用中，该双馈变流器是还包括检测单元的；该检测单元用于检测双馈变流器各处的电流/电压等，并输出检测结果至控制器。

具体的，该检测单元可以包括：并网电流检测模块、电网电压检测模块、直流电压检测模块、滤波电流检测模块、网侧电流检测模块、机侧电流检测模块及定子电压检测模块；其中：

该并网电流检测模块，如图4所示的CT13-CT15，设置于框架断路器Q1的第一侧，用于实现并网电流检测。

该电网电压检测模块，设置于框架断路器Q1的第二侧，用于实现电网电压检测。

该直流电压检测模块设置于直流母线上，用于实现对于直流母线的直流电压检测。

该滤波电流检测模块设置于网侧滤波器的网侧滤波电容模块与网侧变流器102的主功率回路之间，如图4所示的CT16，用于实现对于网侧滤波电容模块的电流检测，即滤波电容电流检测。

该网侧电流检测模块设置于NPC与网侧滤波器的网侧滤波电感模块之间，如图4所示的CT6-CT8，用于实现网侧电流检测。

该机侧电流检测模块设置于机侧变流器103的MPC与机侧滤波器的机侧滤波电感模块之间，如图4所示的CT9-CT11，用于实现机侧电流检测。

该定子电压检测模块设置于定子接触器K1与定子绕组之间，用于实现对电机定子绕组的电压检测，即定子电压检测。

优选的，该检测单元还可以包括：滤波电压检测模块；该滤波电压检测模块设置于网侧滤波电容模块与主功率回路之间，用于实现对于网侧滤波电容模块的电压检测，即滤波电容电压检测。

根据这些检测模块的检测结果，控制器能够实现对于该双馈变流器内各器件的准确控制，使该双馈变流器按照相应的指令和参数运行；同时，还能够及时发现该双馈变流器是否出现故障，若检测到故障可以及时控制该双馈变流器离网停机，避免故障扩大化。

需要说明的是，上述实施例中取消了网侧接触器K2，降低了结构成本；但同时带来一个问题，即风力发电机组停机状态下，其网侧滤波电容模块是始终挂接在电网中的；若网侧变流器102也处于停机状态，则由于该网侧滤波电容模块的存在，机组会有一定的容性无功；因此即使机组处于停机状态下，其网侧变流器102也要处于工作状态，以补偿网侧滤波电容模块上产生的容性无功。

因此，本实施例，如图5所示，在上述实施例和图4的基础之上，为该双馈变流器增设了一个滤波电容接触器K4；该滤波电容接触器设置于网侧变流器102中的网侧滤波电容模块与网侧变流器102的主功率回路之间，具体可以是如图5所示的滤波电压检测模块和滤波电流检测模块与该主功率回路之间。

增设该滤波电容接触器K4之后，可以在风力发电机组停机状态下，通过断开该滤波电容接触器K4，避免网侧滤波电容模块挂接在电网中，进而避免了容性无功的存在。

另外，在该双馈变流器初次启机和每次并网发电时，为了避免大电流冲击，优选对该滤波电容模块进行缓起。实际应用中，可以采用集成有这种缓起功能的接触器来实现该滤波电容接触器K4。此时，该滤波电容接触器K4中内置有串联连接的缓起电阻(图中未展示)；在滤波电容接触器切换为吸合状态时，电流需要流经该缓起电阻到达网侧滤波电容模块；预设时间之后，网侧滤波电容模块完成充电；该滤波电容接触器K4经过相应的延时功能判定是否到达该预设时间，在到达该预设时间后即可旁路掉该缓起电阻，避免损耗。

较佳的，为尽量降低该滤波电容接触器K4的选型容量，也可以在网侧仅外挂部分滤波电容，而同时在定子端外挂另一部分滤波电容。也即，如图5所示，该双馈变流器在定子接触器K1与定子绕组之间的连接线上额外连接一个定子滤波电容模块C4-6；以减小网侧滤波电容模块C1-3的容量，达到降低该滤波电容接触器K4的选型容量的目的。

同样的，该双馈变流器中设置于直流母线正负极之间的泄放电路(如图5所示的Chopper)，也可以集成有双馈变流器在故障停机后的母线放电功能；若该双馈变流器发生故障，则其停机分断框架断路器Q1的同时，可以通过直流侧的泄放电路Chopper对直流母线上的电压进行放电；进而取消图2中设置于直流母线上的放电电路，更进一步降低成本。

该双馈变流器中其余的结构及原理可以参见上述实施例，不再一一赘述。

本发明另一实施例还提供了一种双馈变流器的控制方法，应用于如上述任一实施例项的双馈变流器的控制器，参见图6，该控制方法包括：

S101、在接收到启机指令后，控制双馈变流器中的缓起支路取电于框架断路器的第一侧、为直流母线进行预充电；并在直流母线充电完成后，控制框架断路器吸合。

实际应用中，参见图7，在直流母线充电完成后，控制框架断路器吸合之前，还可以先执行：控制网侧变流器逆变发波，对网侧变流器中的网侧滤波电容模块进行缓起。尤其是如图4所示的双馈变流器中无滤波电容接触器时，通过该步骤可以避免对于网侧变流器的大电流冲击。而在图5所示的双馈变流器中设置的滤波电容接触器K4中无串联连接的缓起电阻时，也可以通过该步骤实现初次启机时对于网侧滤波电容模块的逆变缓起；当然，更为优选的方式还是在其滤波电容接触器K4中串联一个可以延时旁路的缓起电阻，能够实现初次启机以及每次并网发电时对于网侧滤波电容模块的缓起，避免大电流冲击。

在框架断路器处于吸合状态下，即可执行并网发电操作，即执行步骤S102。

S102、在接收到并网指令后，控制双馈变流器的网侧变流器、机侧变流器及定子接触器动作，实现并网发电。

对于图4和图5所示的两种双馈变流器，其在执行此并网发电操作时的具体过程是有所不同的：

对于图4所示的无滤波电容接触器的双馈变流器，步骤S102的具体过程可以参见图7，包括：

S201、控制网侧变流器正常运行。

S202、控制机侧变流器励磁，为电机的定子绕组建立电压后，再控制定子接触器吸合，实现并网发电。

对于图5所示的有滤波电容接触器的双馈变流器，步骤S102的具体过程可以参见图8，包括：

S301、控制滤波电容接触器吸合。

S302、控制网侧变流器发波，实现启机。

S303、控制机侧变流器励磁，为电机的定子绕组建立电压后，再控制定子接触器吸合，实现并网发电。

不论哪种双馈变流器，其执行完并网发电操作之后，在正常的并网发电状态下，可以随时根据上级的离网指令来执行离网停机操作，即执行步骤S103。

S103、在接收到离网指令后，控制网侧变流器、机侧变流器及定子接触器动作，实现离网停机。

对于图4和图5所示的两种双馈变流器，其在执行此离网停机操作时的具体过程也是有所不同的：

对于图4所示的无滤波电容接触器的双馈变流器，步骤S103的具体过程可以参见图7，包括：

S401、控制定子接触器断开，机侧变流器封波停机。

S402、控制网侧变流器维持运行状态，对网侧变流器中的网侧滤波电容模块上产生的容性无功进行补偿。

对于图5所示的有滤波电容接触器的双馈变流器，步骤S103的具体过程可以参见图8，包括：

S501、控制定子接触器断开，机侧变流器封波停机。

S502、控制网侧变流器封波停机，滤波电容接触器断开。

另外，在任意步骤前后，若双馈变流器出现故障停机的情况，则其控制器执行的控制方法中还包括图6所示的步骤S104。

S104、控制框架断路器分断，并通过双馈变流器中的泄放电路对直流母线上的电压进行放电。

现有技术中的双馈变流器出现故障停机情况时，均需要通过其直流母线上连接的放电电路来实现放电，而本实施例通过泄放电路来集成此功能，节省了原有的放电电路，更进一步降低了其结构成本。

在故障被消除后，可以再次从步骤S101初次启机开始执行，实现双馈变流器的正常并离网操作。

基于上述各个实施例，本实施例针对两种双馈变流器分别给出了一种具体的优选控制方案：

对于图4所示的具体结构，该双馈变流器的控制过程具体包括：

(1)、其控制器接收到主控下发的启机指令后，先控制缓起接触器K3吸合，对直流母线进行充电。

(2)、直流母线充电完成后，网侧变流器102逆变发波，对网侧滤波电容模块进行充电。

(3)、网侧变流器102逆变完成后，吸合框架断路器Q1，网侧变流器102完成启机。

(4)、网侧变流器102启机完成后，机侧变流器103励磁建立双馈电机定子端电压，吸合定子接触器K1，完成并网发电。

(5)、正常并网运行状态下，接收到离网指令后，控制定子接触器K1断开，机侧变流器103封波完成机侧离网停机，网侧变流器102维持运行状态，同时对网侧滤波电容模块上产生的容性无功进行补偿。

实际应用中，在初次启机时，从(1)开始执行。无故障状态下，框架断路器Q1不分闸，再次启停机重复(4)-(5)过程。若该双馈变流器发生故障，则其停机后会分断框架断路器Q1，同时通过直流侧的泄放电路Chopper对直流母线电压进行放电。

对于图5所示的具体结构，该双馈变流器的控制过程具体包括：

(1)、其控制器接收到主控下发的启机指令后，先控制缓起接触器K3吸和，对直流母线进行充电。

(2)、直流母线充电完成后，吸和框架断路器Q1。

(3)、框架断路器Q1吸和后，投切网侧滤波电容模块，控制滤波电容接触器K4吸和。

(4)、滤波电容接触器K4吸和后，网侧变流器102开始PWM发波，网侧变流器102启机。

(5)、网侧变流器102启机完成后，机侧变流器103励磁建立双馈电机定子端电压，吸和定子接触器K1，完成并网发电。

(6)、正常并网运行状态下，接收到离网指令后，控制定子接触器K1断开，机侧变流器103封波完成机侧离网停机。

(7)、网侧变流器102封波停机，同时脱开滤波电容接触器K4。

实际应用中，在初次启机时，从(1)开始执行。无故障状态下，框架断路器Q1不分闸，再次启停机重复(3)-(7)过程。若该双馈变流器发生故障，则其停机后会分断框架断路器Q1，同时通过直流侧的泄放电路Chopper对直流母线上的电压进行放电。

本发明另一实施例还提供了一种双馈风力发电系统，包括：风力发电机组和如上述任一装置实施例所述的双馈变流器；其中，风力发电机组通过双馈变流器和相应的变压器连接电网；该双馈变流器中的控制器用于执行上述任一方法实施例所述的双馈变流器的控制方法。

该双馈变流器的结构和原理，以及，该控制方法的具体执行过程，均可参见上述相应的实施例，此处不再一一赘述。

本说明书中的各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (17)

1.一种双馈变流器，其特征在于，包括：机侧变流器、网侧变流器、定子接触器、框架断路器、缓起支路和控制器；其中：

所述框架断路器的第一侧用于连接电网；

所述框架断路器的第二侧，用于通过所述定子接触器连接电机的定子绕组，还用于依次通过所述网侧变流器、直流母线和所述机侧变流器连接所述电机的转子绕组；

所述缓起支路取电于所述框架断路器的第一侧，用于在所述双馈变流器初次启机时为所述直流母线进行预充电；

所述机侧变流器、所述网侧变流器、所述定子接触器、所述框架断路器及所述缓起支路均受控于所述控制器。

2.根据权利要求1所述的双馈变流器，其特征在于，还包括：定子滤波电容模块；

所述定子滤波模块连接于所述定子接触器与所述定子绕组之间的连接线。

3.根据权利要求1所述的双馈变流器，其特征在于，还包括：设置于所述直流母线正负极之间的泄放电路，所述泄放电路集成有所述双馈变流器在故障停机后的母线放电功能。

4.根据权利要求1所述的双馈变流器，其特征在于，所述网侧变流器包括：网侧滤波器和网侧功率变换器NPC；

所述网侧滤波器的一侧作为所述网侧变流器的交流侧；

所述网侧滤波器的另一侧与所述NPC的交流侧相连；

所述NPC的直流侧作为所述网侧变换器的直流侧；

所述机侧变流器包括：机侧滤波器和机侧功率变换器MPC；

所述机侧滤波器的一侧作为所述机侧变流器的交流侧；

所述机侧滤波器的另一侧与所述MPC的交流侧相连；

所述MPC的直流侧作为所述机侧变换器的直流侧。

5.根据权利要求4所述的双馈变流器，其特征在于，还包括：检测单元；所述检测单元输出检测结果至所述控制器。

6.根据权利要求5所述的双馈变流器，其特征在于，所述检测单元包括：并网电流检测模块、电网电压检测模块、直流电压检测模块、滤波电流检测模块、网侧电流检测模块、机侧电流检测模块及定子电压检测模块；

所述并网电流检测模块设置于所述框架断路器的第一侧；

所述电网电压检测模块设置于所述框架断路器的第二侧；

所述直流电压检测模块设置于所述直流母线上；

所述滤波电流检测模块设置于所述网侧滤波器的网侧滤波电容模块与所述网侧变流器的主功率回路之间；

所述网侧电流检测模块设置于所述NPC与所述网侧滤波器的网侧滤波电感模块之间；

所述机侧电流检测模块设置于所述机侧变流器的MPC与所述机侧滤波器的机侧滤波电感模块之间；

所述定子电压检测模块设置于所述定子接触器与所述定子绕组之间。

7.根据权利要求6所述的双馈变流器，其特征在于，所述检测单元还包括：滤波电压检测模块；

所述滤波电压检测模块设置于所述网侧滤波电容模块与所述主功率回路之间。

8.根据权利要求1-7任一项所述的双馈变流器，其特征在于，还包括：滤波电容接触器；

所述滤波电容接触器设置于所述网侧变流器中的网侧滤波电容模块与所述网侧变流器的主功率回路之间。

9.根据权利要求8所述的双馈变流器，其特征在于，所述滤波电容接触器中内置有串联连接的缓起电阻，所述缓起电阻在所述滤波电容接触器切换为吸合状态的预设时间后被旁路掉。

10.一种双馈变流器的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9任一项所述的双馈变流器的控制器，所述控制方法包括：

在接收到启机指令后，控制所述双馈变流器中的缓起支路取电于框架断路器的第一侧、为直流母线进行预充电；并在所述直流母线充电完成后，控制所述框架断路器吸合；

在接收到并网指令后，控制所述双馈变流器的网侧变流器、机侧变流器及定子接触器动作，实现并网发电；

在接收到离网指令后，控制所述网侧变流器、所述机侧变流器及所述定子接触器动作，实现离网停机。

11.根据权利要求10所述的双馈变流器的控制方法，其特征在于，所述双馈变流器中设置有滤波电容接触器时，控制所述双馈变流器的网侧变流器、机侧变流器及定子接触器动作，实现并网发电，包括：

控制所述滤波电容接触器吸合；

控制所述网侧变流器发波，实现启机；

控制所述机侧变流器励磁，为电机的定子绕组建立电压后，再控制所述定子接触器吸合，实现并网发电。

12.根据权利要求10所述的双馈变流器的控制方法，其特征在于，所述双馈变流器中无滤波电容接触器时，控制所述双馈变流器的网侧变流器、机侧变流器及定子接触器动作，实现并网发电，包括：

控制所述网侧变流器正常运行；

控制所述机侧变流器励磁，为电机的定子绕组建立电压后，再控制所述定子接触器吸合，实现并网发电。

13.根据权利要求10所述的双馈变流器的控制方法，其特征在于，所述双馈变流器中设置有滤波电容接触器时，控制所述网侧变流器、所述机侧变流器及所述定子接触器动作，实现离网停机，包括：

控制所述定子接触器断开，所述机侧变流器封波停机；

控制所述网侧变流器封波停机，所述滤波电容接触器断开。

14.根据权利要求10所述的双馈变流器的控制方法，其特征在于，所述双馈变流器中无滤波电容接触器时，控制所述网侧变流器、所述机侧变流器及所述定子接触器动作，实现离网停机，包括：

控制所述定子接触器断开，所述机侧变流器封波停机；

控制所述网侧变流器维持运行状态，对所述网侧变流器中的网侧滤波电容模块上产生的容性无功进行补偿。

15.根据权利要求10-14任一项所述的双馈变流器的控制方法，其特征在于，在任意步骤前后，若出现故障停机，则还包括：

控制所述框架断路器分断，并通过所述双馈变流器中的泄放电路对所述直流母线上的电压进行放电。

16.根据权利要求10-14任一项所述的双馈变流器的控制方法，其特征在于，在所述直流母线充电完成后，控制所述框架断路器吸合之前，还包括：

控制所述网侧变流器逆变发波，对所述网侧变流器中的网侧滤波电容模块进行缓起。

17.一种双馈风力发电系统，其特征在于，包括：风力发电机组和如权利要求1-9任一项所述的双馈变流器；

所述风力发电机组通过所述双馈变流器和相应的变压器连接电网；

所述双馈变流器中的控制器用于执行如权利要求10-16任一项所述的双馈变流器的控制方法。

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