CN206148946U - 风力发电机组及其机侧滤波装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的实施例提供了一种风力发电机组及其机侧滤波装置，所述风力发电机组的机侧滤波装置包括LRC滤波器，所述LRC滤波器连接在风力发电机组的机侧整流器的交流侧；所述LRC滤波器包括电感、电阻和滤波电容电路，所述电感串联在所述机侧整流器的交流侧，所述电阻与所述电感并联，所述滤波电容电路与所述电感并联，所述滤波电容电路包括星形连接的三个滤波电容。本实用新型的风力发电机组及其机侧滤波装置，在实现滤波性能的同时，减少了电阻的发热。从而增加了电阻的使用寿命，降低了滤波器的损耗和设计成本，进而降低了风力发电机组的损耗，并且提高了机侧整流器的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及风电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组及其机侧滤波装置。
背景技术
风力发电机与高压电网之间设置有整流器，整流器通过控制电力电子器件的开关，控制功率器件的开通和关断时间，以提高输出电压。使输送至高压电网的电压满足高压电网的需求。
由于整流器中含有绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)开关器件，此开关器件在开关的过程中会产生脉冲电压(即高频电压)，该高频电压经过长距离的动力电缆传输后，在风力发电机的电机端会形成很高的尖峰电压(差模电压和共模电压)，会破坏风力发电机的绝缘，降低风力发电机使用寿命。为了降低逆变器所产生的高频电压对风力发电机的影响，通常，采用如图1所示的现有技术的风力发电机组的机侧滤波装置的结构示意图，其中，电阻Rx、电容Cx和电感L组成LRC滤波器。
然而，上述结构的机侧滤波装置具有以下不足之处：首先，图1中所示的电阻Rx与电容Cx串联，因此对于高频电压来说，电阻Rx与电容Cx形成了一条低阻抗的通路，使得流经电阻Rx的电流较大，导致其发热严重。从而缩短了电阻的使用寿命，增加了滤波器的损耗，进而增加了风力发电机组的损耗；其次，电阻Rx的发热会对与滤波器连接的动力线缆和器件造成热辐射，导致机侧整流器可靠性的降低；再次，由于电阻Rx、电容Cx和电感L集成在相对封闭的壳体内，电阻Rx的发热会使得LRC滤波器内的电容Cx、电感L的温升增加。因此，需要选择温升较高的电容Cx与电感L，导致滤波器的设计成本增加。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的在于，提供一种风力发电机组及其机侧滤波装置，在实现滤波性能的同时，减少电阻的发热。从而增加电阻的使用寿命，降低滤波器的损耗和设计成本，进而降低风力发电机组的损耗，并且提高机侧整流器的可靠性。
为实现上述实用新型目的，本实用新型的实施例提供了一种风力发电机组的机侧滤波装置，所述装置包括：LRC滤波器，所述LRC滤波器连接在风力发电机组的机侧整流器的交流侧；所述LRC滤波器包括电感、电阻和滤波电容电路，所述电感串联在所述机侧整流器的交流侧，所述电阻与所述电感并联，所述滤波电容电路与所述电感并联，所述滤波电容电路包括星形连接的三个滤波电容。
优选地，所述LRC滤波器和发电机通过长线电缆串联，所述机侧滤波装置还包括连接在所述发电机和所述电感之间的所述长线电缆的分布电感。
优选地，所述机侧滤波装置还包括星形连接的三个所述长线电缆的分布电容，三个分布电容组成的电路与所述分布电感并联。
优选地，所述机侧滤波装置还包括接地电容，所述接地电容与所述滤波电容电路串联后接地。
优选地，所述机侧滤波装置还包括与所述接地电容串联的接地电阻。
本实用新型的实施例还提供了一种风力发电机组，所述风力发电机组包括：依次连接的叶轮、发电机、如前述实施例所述的风力发电机组的机侧滤波装置、机侧整流器、直流母线、网侧逆变器、网侧滤波器和并网变压器。
优选地，所述发电机为永磁直驱风力发电机或风力双馈发电机。
本实用新型实施例提供的风力发电机组及其机侧滤波装置，通过将RLC滤波器中的电阻与电感并联，在实现滤波性能的同时，减少了电阻的发热，从而增加了电阻的使用寿命，降低了滤波器的损耗，提高了机侧整流器的可靠性，进而降低了风力发电机组的损耗。同时，由于电阻发热的减少，无需选择温升较高的电容与电感，进而降低了滤波器的设计成本。
附图说明
图1为现有技术的风力发电机组的机侧滤波装置的结构示意图；为方便理解，图中示出了发电机和整流器；
图2为本实用新型实施例一的风力发电机组的机侧滤波装置的结构示意图；为方便理解，图中示出了发电机和机侧整流器；
图3为本实用新型实施例二的风力发电机组的机侧滤波装置的结构示意图；为方便理解，图中示出了发电机和机侧整流器。
附图标号说明
1-LRC滤波器、2-滤波电容电路、R-电阻、L-电感、Cx-滤波电容、L1-分布电感、Cx1-分布电容、Cy-接地电容、Ry-接地电阻。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型实施例风力发电机组及其机侧滤波装置进行详细描述。
实施例一
图2为本实用新型实施例一的风力发电机组的机侧滤波装置的结构示意图。参照图2，风力发电机组的机侧滤波装置包括：LRC滤波器1，该LRC滤波器1连接在风力发电机组的机侧整流器的交流侧；LRC滤波器1包括电感L、电阻R和滤波电容电路2，电感L串联在机侧整流器的交流侧，电阻R与电感L并联，滤波电容电路2与电感L并联，滤波电容电路2包括星形连接的三个滤波电容Cx。
需要说明的是，由于电阻R并联到电感L上，为避免滤波电容Cx上出现震荡，在满足性能要求的情况下，滤波电容Cx可以选取容值小的电容，从而降低滤波器的成本。
与现有的风力发电机组的机侧滤波装置中LRC滤波器相比，将图1所示的电阻Rx与滤波电容Cx串联的连接结构，改成本实施例中的电阻R与电感L并联的连接结构。需要说明的是，由于电阻R不再与电容串联时，电阻R的阻抗对于高频电压来说比较大，因此，能够流经电阻R的电流很小，所以可以减少电阻R的发热。
此外，通过将LRC滤波器1连接在机侧整流器的交流侧，其中并联的电感L和电阻R，可以延缓机侧整流器输出的脉冲电压的上升速率(即降低du/dt)，使得脉冲电压的上升时间与正常电压波的传输时间匹配。同时，电阻R还可以通过发热的方式，消耗掉一部分高频电压，以达到降低高频电压的目的，缩短脉冲电压的上升时间与电压波的传输时间匹配的过渡过程时间，从而起到降低共模电压和差模电压的作用，减少了对风力发电机组的破坏，提高了风力发电机组的使用寿命。
本实用新型实施例的风力发电机组的机侧滤波装置，通过将RLC滤波器中的电阻与电感并联，在实现滤波性能的同时，减少了电阻的发热，从而增加了电阻的使用寿命，降低了滤波器的损耗，提高了机侧整流器的可靠性，进而降低了风力发电机组的损耗。同时，由于电阻发热的减少，无需选择温升较高的电容与电感，进而降低了滤波器的设计成本。
实施例二
图3为本实用新型实施例二的风力发电机组的机侧滤波装置的电路结构示意图。可视为图2所示装置实施例的一种具体实现方式。参照图3，相比图2所示实施例的装置结构，图3中分别增加了分布电感L1、分布电容Cx1、接地电容Cy和接地电阻Ry。
其中，LRC滤波器1和发电机通过长线电缆串联，机侧滤波装置还可包括连接在发电机和电感L之间的长线电缆的分布电感L1。
更进一步地，机侧滤波装置还可包括星形连接的三个长线电缆的分布电容Cx1，三个分布电容Cx1组成的电路与分布电感L1并联。
优选地，机侧滤波装置还包括接地电容Cy，接地电容Cy与滤波电容电路2串联后接地。
进一步地，机侧滤波装置还包括与接地电容Cy串联的接地电阻Ry。
本实用新型实施例的风力发电机组的机侧滤波装置，在图2所示实施例的基础上，还具有如下技术效果：
第一，本实施例通过星形连接的滤波电容Cx，为差模干扰提供低通滤波通路；
第二，通过在星形连接的滤波电容Cx中点处串联的接地电容Cy和接地电阻Ry，为差模干扰和共模干扰提供低通滤波通路，并将共模干扰通过电阻发热的形式消耗掉；
第三，由于考虑了机侧整流器与发电机之间长线缆的等效高频分布参数，即分布电感L1和分布电容Cx1。从而在设计过程中降低了电感L的感值和滤波电容Cx的容值，进而减小了电感L的体积，降低了滤波器的成本。
实施例三
风力发电机组包括：依次连接的叶轮、发电机、如前述实施例一或者实施例二所述的风力发电机组的机侧滤波装置、机侧整流器、直流母线、网侧逆变器、网侧滤波器和并网变压器。这里，发电机可以为永磁直驱风力发电机或风力双馈发电机，但不限于此。
本实用新型实施例的风力发电机组，利用包括具有电阻与电感并联连接结构的RLC滤波器的机侧滤波装置，在实现滤波性能的同时，减少了电阻的发热，从而增加了电阻的使用寿命，降低了滤波器的损耗，提高了机侧整流器的可靠性，进而降低了风力发电机组的损耗。
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 (7)
1.一种风力发电机组的机侧滤波装置，其特征在于，包括LRC滤波器，所述LRC滤波器连接在风力发电机组的机侧整流器的交流侧；
所述LRC滤波器包括电感、电阻和滤波电容电路，所述电感串联在所述机侧整流器的交流侧，所述电阻与所述电感并联，所述滤波电容电路与所述电感并联，所述滤波电容电路包括星形连接的三个滤波电容。
2.根据权利要求1所述的机侧滤波装置，其特征在于，所述LRC滤波器和发电机通过长线电缆串联，所述机侧滤波装置还包括连接在所述发电机和所述电感之间的所述长线电缆的分布电感。
3.根据权利要求2所述的机侧滤波装置，其特征在于，所述机侧滤波装置还包括星形连接的三个所述长线电缆的分布电容，三个分布电容组成的电路与所述分布电感并联。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的机侧滤波装置，其特征在于，所述机侧滤波装置还包括接地电容，所述接地电容与所述滤波电容电路串联后接地。
5.根据权利要求4所述的机侧滤波装置，其特征在于，所述机侧滤波装置还包括与所述接地电容串联的接地电阻。
6.一种风力发电机组，其特征在于，包括依次连接的叶轮、发电机、如权利要求1-5中任一项所述的风力发电机组的机侧滤波装置、机侧整流器、直流母线、网侧逆变器、网侧滤波器和并网变压器。
7.根据权利要求6所述的风力发电机组，其特征在于，所述发电机为永磁直驱风力发电机或风力双馈发电机。
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Cited By (1)
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| EP4418516A1 (en) * | 2023-02-14 | 2024-08-21 | Collins Aerospace Ireland, Limited | Filter for a motor drive |
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- 2016-11-01 CN CN201621167965.0U patent/CN206148946U/zh active Active
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