CN205029568U - 风电变流器功率单元及风力发电机组 - Google Patents

风电变流器功率单元及风力发电机组 Download PDF

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周全增
杨建超
郭海荣
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Abstract

本实用新型提供了一种风电变流器功率单元及风力发电机组。该风电变流器功率单元包括：至少两个风电变流器功率子单元，每个风电变流器功率子单元包括柜体、整流功率模块、逆变功率模块，整流功率模块固定安装在柜体的一侧，逆变功率模块固定安装在柜体的相对一侧，整流功率模块和逆变功率模块的直流侧通过母线连接。该风电变流器功率单元有效解决了母线跨柜连接的问题。

Description

风电变流器功率单元及风力发电机组
技术领域
本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风电变流器功率单元及风力发电机组。
背景技术
在现有的风力发电机组变流器功率单元中，若变流器功率单元需要使用两组或更多整流功率模块和逆变功率模块时，通常按照功能对功率模块进行划分，即将两个功能一致的功率模块划分至一个柜体内。如将两个整流功率模块划分至一个柜体内，两个逆变功率模块划分至另一柜体内。这样一来，整流功率模块与逆变功率模块的直流侧在连接时需要母线跨柜进行连接。
如图1所示，柜体11’中设置两个逆变功率模块，柜体12’中设置两个整流功率模块，在进行整流模块与逆变模块之间的连接时，需要母线1’穿过柜体连接。这致使母线长度较长，材料成本高，母线固定点增多，同时需要增加非金属固定件进行固定，造成装配、维修复杂、所用工时长的问题，此外，由于铜排搭接点多，不利于铜排的散热。
实用新型内容
本实用新型的实施例提供一种风电变流器功率单元及风力发电机组，以解决连接整流功率模块和逆变功率模块直流侧的母线跨柜连接带来的母线线路过长、不易散热以及装配复杂的问题。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：
一种风电变流器功率单元，包括至少两个风电变流器功率子单元，每个风电变流器功率子单元包括柜体、整流功率模块、逆变功率模块，所述整流功率模块固定安装在柜体的一侧，所述逆变功率模块固定安装在柜体的相对一侧，所述整流功率模块和所述逆变功率模块的直流侧通过母线连接。
较优地，所述整流功率模块包括第一IGBT功率模块、第一电容模组以及第一电路板，所述第一电容模组与所述第一IGBT功率模块并联，所述第一电路板与所述第一IGBT功率模块的控制端相连接，用于控制整流功率模块实现直流输出。
较优地，所述逆变功率模块包括第二IGBT功率模块、第二电容模组以及第二电路板，所述第二电容模组与第二IGBT功率模块并联，所述第二电路板与所述第二IGBT功率模块的控制端相连接，用于控制逆变功率模块实现交流输出。
较优地，所述母线与所述整流功率模块之间设置有第一开关。
较优地，所述母线与所述逆变功率模块之间设置有第二开关。
较优地，所述第一开关和/或第二开关为熔断器或者断路器。
较优地，所述整流功率模块通过第一支撑件固定安装在所述柜体的第一侧，所述逆变功率模块通过第二支撑件固定安装在所述柜体的第二侧。
较优地，所述第一支撑件和/或第二支撑件均为绝缘母线固定架。
本实用新型的另一方面，提供一种风力发电机组，包括变流器控制模块，该变流器控制模块包括上述风电变流器功率单元。
本实用新型的实施效果是：整流功率模块与逆变功率模块设置在一个柜体中，结构简单，能够避免母线跨柜连接造成的母线过长，装配复杂及不易散热等问题。
附图说明
图1为传统变流器功率单元正视图；
图2为实用新型的实施例的变流器功率单元及直流母线连接正视图；
图3为实用新型的实施例的变流器功率单元及直流母线连接俯视图。
附图标记说明：
其中：1’-现有技术中的母线；3’-现有技术中的整流功率模块；4’-现有技术中的逆变功率模块；11’、12’-现有技术中的柜体；1-母线；11-柜体；23-逆变功率模块；24-整流功率模块；51-第一开关；52-第二开关；61-第一支撑件；62-第二支撑件；71-第一IGBT功率模块、72-第二IGBT功率模块；81-第一电容模组、82-第二电容模组；91-第一电路板、92-第二电路板。
具体实施方式
为了使实用新型技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例对本实用新型的一种变流器功率单元进行详细描述。
如图2和图3所示，根据本实用新型的实施例，风电变流器功率单元包括至少两个风电变流器功率子单元，每个风电变流器功率子单元包括：柜体11、整流功率模块24、逆变功率模块23。柜体11用于承载并保护其它部件。整流功率模块24固定安装在柜体11的第一侧，通常来说是风电变流器功率单元安装到位后其与发电机连接的一侧，其主要用于接收发电机输出的交流电并将其转化为直流电。逆变功率模块23固定安装在柜体11的与第一侧相对的第二侧，通常来说是风电变流器功率单元安装到位后其与电网连接的一侧，其主要用于将整流功率模块24输出的直流电再转变成交流电并入电网。整流功率模块24和逆变功率模块23的直流侧通过母线1连接。由于整流功率模块24和逆变功率模块23设置在同一柜体11内，因而连接两者的母线1可以避免穿过柜体的柜壁，进而可以大大缩短所需母线的长度，直接降低了材料使用成本，且柜体11上无需打孔，更有利保证柜体11的密封性和提高柜体11的防护等级，同时解决了母线因架设过长带来的装配复杂及母线不易散热的问题。
本实用新型打破了传统的变流器功率单元布局特点，当需要使用两组或两组以上的整流功率模块和逆变功率模块时，本领域技术人员在进行分组时，往往将功能一致的两个模块划分至一个柜体，即两个整流功率模块划分至一个柜体，两个逆变功率模块划分至一个柜体，因此带来整流功率模块和逆变功率模块在进行母线连接时，需要母线跨柜进行连接。本实用新型克服了以上技术偏见，在模块分组时，将整流功率模块24和逆变功率模块23按照一次进线来进行分组，设置并安装在一个柜体11中。
作为一种可实施方式，整流功率模块24包括第一IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)功率模块71(即绝缘栅双极型晶体管)、第一电容模组81、第一电路板91等基本单元，其中，第一电容模组81与第一IGBT功率模块71并联，用于控制电能质量，第一电路板91(第一电路板91上设置有控制电路)与第一IGBT功率模块71的控制端相连接，用于控制整流功率模块24实现直流输出(即控制整流功率模块24将流入的交流电整流成为直流并输出)。
具体地，整流功率模块24的第一IGBT功率模块71的直流侧与压合母排进行电气连接，第一电容模组81并联接入，第一电路板91用来控制电路，实现整流功率模块24的直流输出。
逆变功率模块23包括第二IGBT功率模块72、第二电容模组82、第二电路板92等基本单元，其中，第二电容模组82与第二IGBT功率模块72并联，用于控制电能质量，第二电路板92(其上设置有控制电路)与第二IGBT功率模块72的控制端相连接，用于控制逆变功率模块23实现交流输出(即控制整流功率模块24将流入的交流电整流成为直流并输出)。具体地，逆变功率模块23的第二IGBT功率模块72的直流侧与上述的压合母排进行电气连接，第二电容模组82并联接入，第二电路板92用来控制电路，实现逆变功率模块23的交流输出。
较优地，风电变流器功率单元还包括第一开关51和第二开关52，其中，第一开关51设置在母线1与整流功率模块24之间，第二开关52设置在母线1与逆变功率模块23之间。上述的第一开关51和/或第二开关52可以是熔断器或断路器。当电路发生故障或异常时，将伴随着电流不断升高，有可能损坏电路中的某些重要器件。在母线1和功率模块之间设置开关装置，开关装置会在电流异常升高到一定的高度的时候，自身熔断而切断电流，从而起到保护电路安全运行的作用。
当然，在其他实施例中，第一开关51和第二开关52可以仅设置一个。
为了确保整流功率模块24可靠地固定在柜体上，在本实施例中，整流功率模块24通过第一支撑件61固定设置在柜体11的发电机侧，第一支撑件61可以是多个绝缘母线固定架。为了确保逆变功率模块23可靠地固定在柜体11上，逆变功率模块23通过第二支撑件62固定设置在柜体11的网侧，第二支撑件62可以是多个绝缘母线固定架。绝缘母线固定架可以是带安装孔的长条形支架或其他形状支架，通过螺栓将整流功率模块24和逆变功率模块23固定在柜体11上。
为实现实用新型的目的，在进行模块分组时，将整流功率模块和逆变功率模块按照一次进线来进行分组，并安装设置在柜体中。通过将整流功率模块与逆变功率模块分组至一个柜体中，打破传统的两个整流功率模块分组至一个柜体，两个逆变功率模块分至一个柜体的功率模块分组与布局方式，使得整流功率模块与逆变功率模块的直流侧母线在柜体内部即可实现连接，无需跨柜连接，大大缩短了母线材料，同时也减少了因架设长母线所需的母线固定点数量，母线夹板数量，意味着相应减少了这些固定结构件的金属梁，简化了装配工序，减少了装配工时，降低了装配复杂程度。另外，母线长度缩短后，减少了母线的搭接，更利于母线的散热。另一方面，在柜体上无需打孔，更有利保证柜体的密封性和提高柜体的防护等级。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种风电变流器功率单元，其特征在于，包括至少两个风电变流器功率子单元，每个风电变流器功率子单元包括柜体(11)、整流功率模块(24)和逆变功率模块(23)，所述整流功率模块(24)固定安装在所述柜体(11)内的第一侧，所述逆变功率模块(23)固定安装在所述柜体内的与所述第一侧相对的第二侧，所述整流功率模块(24)的直流侧和所述逆变功率模块(23)的直流侧通过母线(1)连接。
2.根据权利要求1所述的风电变流器功率单元，其特征在于，所述整流功率模块(24)包括第一IGBT功率模块(71)、第一电容模组(81)以及第一电路板(91)，所述第一电容模组(81)与第一IGBT功率模块(71)并联，所述第一电路板(91)与所述第一IGBT功率模块(71)的控制端相连接，用于控制所述整流功率模块(24)实现直流输出。
3.根据权利要求1所述的风电变流器功率单元，其特征在于，所述逆变功率模块(23)包括第二IGBT功率模块(72)、第二电容模组(82)以及第二电路板(92)，所述第二电容模组(82)与所述第二IGBT功率模块(72)并联，所述第二电路板(92)与所述第二IGBT功率模块(72)的控制端相连接，用于控制所述逆变功率模块(23)实现交流输出。
4.根据权利要求1所述的风电变流器功率单元，其特征在于，所述母线(1)与所述整流功率模块(24)之间设置有第一开关(51)。
5.根据权利要求4所述的风电变流器功率单元，其特征在于，所述母线(1)与所述逆变功率模块(23)之间设置有第二开关(52)。
6.根据权利要求5所述的风电变流器功率单元，其特征在于，所述第一开关(51)和/或第二开关(52)为熔断器或者断路器。
7.根据权利要求1所述的风电变流器功率单元，其特征在于，所述整流功率模块(24)通过第一支撑件(61)固定安装在所述柜体(11)的第一侧，所述逆变功率模块(23)通过第二支撑件(62)固定安装在所述柜体(11)的第二侧。
8.根据权利要求7所述的风电变流器功率单元，其特征在于，所述第一支撑件(61)和/或第二支撑件(62)为绝缘母线固定架。
9.一种风力发电机组，包括变流器控制模块，其特征在于，所述变流器控制模块包括权利要求1至8中任一项所述的风电变流器功率单元。
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