CN209072362U - 整流器、风力发电机组及风电场系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种整流器、风力发电机组及风电场系统。该整流器包括:三组二极管阀串;每组二极管阀串由2M个二极管依次串联而成;三组二极管阀串的第2M个二极管的阳极相互连接,作为整流器的负极输出端口;三组二极管阀串的第1个二极管的阴极相互连接,作为整流器的正极输出端口;第i组二极管阀串的第j个二极管的阳极和第j+1个二极管的阴极连接的公共端与交流电的第i相连接,1≤i≤3,j为奇数且1≤j≤2M‑1;三组二极管阀串的第2k个二极管的阳极和第2k+1个二极管的阴极连接的公共端相互连接,1≤k≤M‑1。本实用新型实施例的整流器、风力发电机组及风电场系统,能够将交流电转换为直流电。
Description
技术领域
本实用新型涉及电路电子技术领域,尤其涉及一种整流器、风力发电机组及风电场系统。
背景技术
整流器是把交流电转换成直流电的装置。整流器主要有两个功能:第一,将交流电变成直流电,经滤波后供给负载,或者供给逆变器;第二,给蓄电池提供充电电压。
目前,常见的整流器结构如图1所示。其中,整流器包括三组二极管阀串构成,每组二极管阀串由八个二极管串联而成,每组二极管阀串分别与三相交流电中的一相连接。采用该整流器整流时,需要同时配备辅助均压电路,结构复杂,成本较高;还需要对二极管的动态参数和特性进行匹配,操作繁琐,维护难度较大。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种整流器、风力发电机组及风电场系统,能够将交流电转换为直流电,能够减少成本,且结构简单、便于维护。
一方面,本实用新型实施例提供了一种整流器,整流器包括:三组二极管阀串;
每组二极管阀串由2M个二极管依次串联而成;
三组二极管阀串的第2M个二极管的阳极相互连接,作为整流器的负极输出端口;
三组二极管阀串的第1个二极管的阴极相互连接,作为整流器的正极输出端口;
第i组二极管阀串的第j个二极管的阳极和第j+1个二极管的阴极连接的公共端与交流电的第i相连接,1≤i≤3,j为奇数且1≤j≤2M-1;
三组二极管阀串的第2k个二极管的阳极和第2k+1个二极管的阴极连接的公共端相互连接,1≤k≤M-1。
在本实用新型的一个实施例中,每组二极管阀串整体包括多个部分;
相邻两部分通过铜排连接。
在本实用新型的一个实施例中,每部分包括的二极管的数量不超过8个。
在本实用新型的一个实施例中,第i组二极管阀串的第j个二极管的阳极和第j+1个二极管的阴极连接的公共端通过三相交流进线母排与交流电的第i相连接。
在本实用新型的一个实施例中,三组二极管阀串的第2k个二极管的阳极和第2k+1个二极管的阴极连接的公共端通过直流连接母排相互连接。
在本实用新型的一个实施例中,每组二极管阀串设置在同一连接柱上。
另一方面,本实用新型实施例提供了一种风力发电机组,风力发电机组包括:风力机以及依次连接的发电机、风电变流器、多绕组移相变压器和本实用新型实施例提供的整流器;整流器的输出端与直流集电线路连接。
在本实用新型的一个实施例中,发电机包括:永磁同步发电机。
在本实用新型的一个实施例中,直流集电线路包括:正直流母线和负直流母线;
整流器的负极输出端口与负直流母线连接;
整流器的正极输出端口与正直流母线连接。
在本实用新型的一个实施例中,多绕组移相变压器包括一个一次绕组和M个二次绕组;
第y个二次绕组的第i相与第i组二极管阀串的第2y-1个二极管的阳极和第2y个二极管的阴极连接的公共端连接,y≤M。
在本实用新型的一个实施例中,风电变流器的输入端口与发电机的输出端口连接;风电变流器的输出端口与多绕组移相变压器中的一次绕组连接。
在本实用新型的一个实施例中,第z个二次绕组的移相角比第z-1个二次绕组的移相角大60°/M,2≤z≤M。
再一方面,本实用新型实施例提供了一种风电场系统,风电场系统包括:
多组本实用新型实施例提供的风力发电机组、直流集电线路和换流阀;
多组风力发电机组分别与直流集电线路连接;
直流集电线路还与换流阀连接,换流阀用于将直流电转换为交流电输入至电网。
本实用新型实施例的整流器、风力发电机组及风电场系统,能够将交流电转换为直流电,并且无需采用辅助均压电路,能够减少成本,且结构简单、便于维护。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,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,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了现有技术提供的三相整流器的结构示意图;
图2示出了本实用新型实施例提供的整流器的第一种结构示意图;
图3示出了本实用新型实施例提供的整流器的第二种结构示意图;
图4示出了本实用新型实施例提供的整流器的第三种结构示意图;
图5示出了本实用新型实施例提供的阀串式紧凑型高压整流器的结构示意图;
图6示出了本实用新型实施例提供的风力发电机组的结构示意图;
图7示出了本实用新型实施例提供的风电场系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本实用新型的原理,但不能用来限制本实用新型的范围,即本实用新型不限于所描述的实施例。
在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“内”、“外”、“底端”、“顶端”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实用新型和简化描述,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实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
图2示出了本实用新型实施例提供的整流器的第一种结构示意图。整流器可以包括:三组二极管阀串。
每组二极管阀串由2M个二极管依次串联而成。
三组二极管阀串的第2M个二极管的阳极相互连接,作为整流器的负极输出端口。
三组二极管阀串的第1个二极管的阴极相互连接,作为整流器的正极输出端口。
第i组二极管阀串的第j个二极管的阳极和第j+1个二极管的阴极连接的公共端与交流电的第i相连接,1≤i≤3,j为奇数且1≤j≤2M-1。
三组二极管阀串的第2k个二极管的阳极和第2k+1个二极管的阴极连接的公共端相互连接,1≤k≤M-1。
可以理解的是,第1组二极管阀串的第1个二极管的阳极和第2个二极管的阴极连接的公共端与交流电的第1相连接,第1组二极管阀串的第3个二极管的阳极和第4个二极管的阴极连接的公共端与交流电的第1相连接,……,第1组二极管阀串的第2M-1个二极管的阳极和第2M个二极管的阴极连接的公共端与交流电的第1相连接。
第2组二极管阀串的第1个二极管的阳极和第2个二极管的阴极连接的公共端与交流电的第2相连接,第2组二极管阀串的第3个二极管的阳极和第4个二极管的阴极连接的公共端与交流电的第2相连接,……,第2组二极管阀串的第2M-1个二极管的阳极和第2M个二极管的阴极连接的公共端与交流电的第2相连接。
第3组二极管阀串的第1个二极管的阳极和第2个二极管的阴极连接的公共端与交流电的第3相连接,第3组二极管阀串的第3个二极管的阳极和第4个二极管的阴极连接的公共端与交流电的第3相连接,……,第3组二极管阀串的第2M-1个二极管的阳极和第2M个二极管的阴极连接的公共端与交流电的第3相连接。
还可以理解的是,三组二极管阀串的第2个二极管的阳极和第3个二极管的阴极连接的公共端相互连接,三组二极管阀串的第4个二极管的阳极和第5个二极管的阴极连接的公共端相互连接,……,三组二极管阀串的第2M-2个二极管的阳极和第2M-1个二极管的阴极连接的公共端相互连接。
本本实用新型实施例提供的整流器,能够将交流电转换为直流电,并且无需采用辅助均压电路,能够减少成本,且结构简单、便于维护。
在本实用新型的一个实施例中,每组二极管阀串整体可以包括多个部分。相邻两部分通过铜排连接。
如图3所示,图3示出了本实用新型实施例提供的整流器的第二种结构示意图。
其中,图3示出的整流器中,每组二极管阀串整体包括X个部分。
通过将每组二极管阀串整体分为多个部分,每部分的长度均比二极管阀串的长度短,便于设置和连接。
在本实用新型的一个实施例中,每部分包括的二极管的数量不超过8个。
下面以M=8,每组二极管阀串整体包括两个部分为例进行说明。
图4示出了本实用新型实施例提供的整流器的第三种结构示意图。
整流器包括3组二极管阀串,分别为第1组二极管阀串、第2组二极管阀串和第3组二极管阀串。
每组二极管阀串由16个二极管依次串联而成。
每组二极管阀串包括两部分,每部分均包括8个二极管,且两部分通过铜排连接。
3组二极管阀串的第16个二极管的阳极相互连接,作为整流器的负极输出端口。
3组二极管阀串的第1个二极管的阴极相互连接,作为整流器的正极输出端口。
第1组二极管阀串的第1个二极管的阳极和第2个二极管的阴极连接的公共端、第3个二极管的阳极和第4个二极管的阴极连接的公共端、第5个二极管的阳极和第6个二极管的阴极连接的公共端、第7个二极管的阳极和第8个二极管的阴极连接的公共端、第9个二极管的阳极和第10个二极管的阴极连接的公共端、第11个二极管的阳极和第12个二极管的阴极连接的公共端、第13个二极管的阳极和第14个二极管的阴极连接的公共端以及第15个二极管的阳极和第16个二极管的阴极连接的公共端用于与交流电的第1相连接。
第2组二极管阀串的第1个二极管的阳极和第2个二极管的阴极连接的公共端、第3个二极管的阳极和第4个二极管的阴极连接的公共端、第5个二极管的阳极和第6个二极管的阴极连接的公共端、第7个二极管的阳极和第8个二极管的阴极连接的公共端、第9个二极管的阳极和第10个二极管的阴极连接的公共端、第11个二极管的阳极和第12个二极管的阴极连接的公共端、第13个二极管的阳极和第14个二极管的阴极连接的公共端以及第15个二极管的阳极和第16个二极管的阴极连接的公共端用于与交流电的第2相连接。
第3组二极管阀串的第1个二极管的阳极和第2个二极管的阴极连接的公共端、第3个二极管的阳极和第4个二极管的阴极连接的公共端、第5个二极管的阳极和第6个二极管的阴极连接的公共端、第7个二极管的阳极和第8个二极管的阴极连接的公共端、第9个二极管的阳极和第10个二极管的阴极连接的公共端、第11个二极管的阳极和第12个二极管的阴极连接的公共端、第13个二极管的阳极和第14个二极管的阴极连接的公共端以及第15个二极管的阳极和第16个二极管的阴极连接的公共端用于与交流电的第3相连接。
第1组二极管阀串的第2个二极管的阳极和第3个二极管的阴极连接的公共端、第2组二极管阀串的第2个二极管的阳极和第3个二极管的阴极连接的公共端以及第3组二极管阀串的第2个二极管的阳极和第3个二极管的阴极连接的公共端相互连接。
第1组二极管阀串的第4个二极管的阳极和第5个二极管的阴极连接的公共端、第2组二极管阀串的第4个二极管的阳极和第5个二极管的阴极连接的公共端以及第3组二极管阀串的第4个二极管的阳极和第5个二极管的阴极连接的公共端相互连接。
第1组二极管阀串的第6个二极管的阳极和第7个二极管的阴极连接的公共端、第2组二极管阀串的第6个二极管的阳极和第7个二极管的阴极连接的公共端以及第3组二极管阀串的第6个二极管的阳极和第7个二极管的阴极连接的公共端相互连接。
第1组二极管阀串的第8个二极管的阳极和第9个二极管的阴极连接的公共端、第2组二极管阀串的第8个二极管的阳极和第9个二极管的阴极连接的公共端以及第3组二极管阀串的第8个二极管的阳极和第9个二极管的阴极连接的公共端相互连接。且第8个二极管的阳极和第9个二极管的阴极通过铜排连接。
第1组二极管阀串的第10个二极管的阳极和第11个二极管的阴极连接的公共端、第2组二极管阀串的第10个二极管的阳极和第11个二极管的阴极连接的公共端以及第3组二极管阀串的第10个二极管的阳极和第16个二极管的阴极连接的公共端相互连接。
第1组二极管阀串的第12个二极管的阳极和第13个二极管的阴极连接的公共端、第2组二极管阀串的第12个二极管的阳极和第13个二极管的阴极连接的公共端以及第3组二极管阀串的第12个二极管的阳极和第13个二极管的阴极连接的公共端相互连接。
第1组二极管阀串的第14个二极管的阳极和第15个二极管的阴极连接的公共端、第2组二极管阀串的第14个二极管的阳极和第15个二极管的阴极连接的公共端以及第3组二极管阀串的第14个二极管的阳极和第15个二极管的阴极连接的公共端相互连接。
本实用新型实施例的整流器,能够将交流电转换为直流电,并且无需采用辅助均压电路,能够减少成本,且结构简单、便于维护。
图5示出了本实用新型实施例提供的阀串式紧凑型高压整流器的结构示意图。阀串式紧凑型高压整流器包括三组二极管阀串1、直流连接母排2和交流进线母排3。
直流连接母排2用于连接三组二极管阀串1的第2k个二极管的阳极和第2k+1个二极管的阴极连接的公共端、连接三组二极管阀串的第2M个二极管的阳极、连接三组二极管阀串的第1个二极管的阴极,且作为整流器的正极输出和负极输出。
交流进线母排3用于与三相交流电相连。
可以理解的是,第i组二极管阀串的第j个二极管的阳极和第j+1个二极管的阴极连接的公共端通过三相交流进线母排与交流电的第i相连接。三组二极管阀串的第2k个二极管的阳极和第2k+1个二极管的阴极连接的公共端通过直流连接母排相互连接。
在本实用新型的一个实施例中,每组二极管阀串设置在同一连接柱上。
在本实用新型的一个实施例中,阀串式紧凑型高压整流器内二极管阀串可以为平面式布局。
本实用新型实施例提供的阀串式紧凑型高压整流器体积小,占用空间小,并且本实用新型实施例提供的阀串式紧凑型高压整流器,可以将低压交流电转换为高压直流电,为风电场实现高压直流传输提供了必要的电压等级支撑。
图6示出了本实用新型实施例提供的风力发电机组的结构示意图。本实用新型实施例提供的风力发电机组包括:风力机11以及依次连接的发电机12、风电变流器13、多绕组移相变压器14和本实用新型实施例提供的整流器15;整流器15的输出端与直流集电线路连接。
在本实用新型的一个实施例中,发电机12包括:永磁同步发电机。
在本实用新型的一个实施例中,直流集电线路包括:正直流母线和负直流母线;
整流器15的负极输出端口与负直流母线连接;
整流器15的正极输出端口与正直流母线连接。
在本实用新型的一个实施例中,多绕组移相变压器14包括一个一次绕组141和M个二次绕组142;
第y个二次绕组142的第i相与第i组二极管阀串的第2y-1个二极管的阳极和第2y个二极管的阴极连接的公共端连接,y≤M。
在本实用新型的一个实施例中,风电变流器13的输入端口与发电机12的输出端口连接;风电变流器13的输出端口与多绕组移相变压器14中的一次绕组141连接。
在本实用新型的一个实施例中,第z个二次绕组的移相角比第z-1个二次绕组的移相角大60°/M,2≤z≤M。
假设,M为8,则第z个二次绕组的移相角比第z-1个二次绕组的移相角大60°/8=7.5°。在360°的范围内,移相角相差7.5°,则可以得到的整流脉波数为360°/7.5°=48。也就是说,整流器15直流输出端产生48脉波直流电压。脉波数越多,越能有效消除谐波。
本实用新型实施例还提供一种风电场系统。风电场系统包括:多组本实用新型实施例提供的风力发电机组、直流集电线路和换流阀;多组风力发电机组分别与直流集电线路连接;直流集电线路还与换流阀连接,换流阀用于将直流电转换为交流电输入至电网。
图7示出了本实用新型实施例提供的风电场系统的结构示意图。其中,图7示出的风电场系统包括N组风力发电机组,分别为第1组风力发电机组、……、第N组风力发电机组。
风力机11吸收风能转化为机械能输入发电机12。发电机12将机械能转化为电能输入风电变流器13。风电变流器13产生低压交流电输入多绕组移相变压器14,多绕组移相变压器14的每个二次绕组142输出高压交流电,高压交流电经整流器转换为高压直流电,输出到直流集电线路21,实现风电场内高压直流传输。高压直流电输入换流阀22,通过换流阀22转换为交流电压。交流电压通过主变压器23转换为合适的电压等级的交流电输入电网24。
本实用新型实施例的风电场系统,基于直流输电,相较于交流输电,能够有效降低线路成本和线路有功消耗,提高系统稳定性。
在本实用新型的一个实施例中,假设风电变流器23产生690伏(V)低压交流电,多绕组移相变压器14的一次绕组141输入690V交流电。假设多绕组移相变压器14的每个二次绕组142输出3250V交流电,则整流器15理论上输出的峰值直流电压为:3250*8*1.414=36764V,考虑到阻抗压降,整流器15实际输出的直流电压可达到32千伏(kV)。多绕组移相变压器14和整流器15能够将低电压交流电转换为高电压低谐波直流电。风电场基于直流输电方式输电,能够有效降低线路成本和线路有功消耗,提高系统稳定性。并且多绕组移相变压器14和整流器15将低电压交流电转换为高电压低谐波直流电,能够为风电场实现高压直流传输提供必要的电压等级支撑。
虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述,但在不脱离本实用新型的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (10)
1.一种整流器,其特征在于,所述整流器包括:三组二极管阀串;
每组二极管阀串由2M个二极管依次串联而成;
三组二极管阀串的第2M个二极管的阳极相互连接,作为所述整流器的负极输出端口;
三组二极管阀串的第1个二极管的阴极相互连接,作为所述整流器的正极输出端口;
第i组二极管阀串的第j个二极管的阳极和第j+1个二极管的阴极连接的公共端与交流电的第i相连接,1≤i≤3,j为奇数且1≤j≤2M-1;
三组二极管阀串的第2k个二极管的阳极和第2k+1个二极管的阴极连接的公共端相互连接,1≤k≤M-1。
2.根据权利要求1所述的整流器,其特征在于,所述每组二极管阀串整体包括多个部分;
相邻两部分通过铜排连接。
3.根据权利要求2所述的整流器,其特征在于,每部分包括的二极管的数量不超过8个。
4.根据权利要求1所述的整流器,其特征在于,所述第i组二极管阀串的第j个二极管的阳极和第j+1个二极管的阴极连接的公共端通过三相交流进线母排与交流电的第i相连接。
5.根据权利要求1所述的整流器,其特征在于,所述三组二极管阀串的第2k个二极管的阳极和第2k+1个二极管的阴极连接的公共端通过直流连接母排相互连接。
6.根据权利要求1所述的整流器,其特征在于,每组二极管阀串设置在同一连接柱上。
7.一种风力发电机组,其特征在于,所述风力发电机组包括:风力机以及依次连接的发电机、风电变流器、多绕组移相变压器和权利要求1至6任一项所述的整流器;所述整流器的输出端与直流集电线路连接。
8.根据权利要求7所述的风力发电机组,其特征在于,所述多绕组移相变压器包括一个一次绕组和M个二次绕组;
第y个二次绕组的第i相与第i组二极管阀串的第2y-1个二极管的阳极和第2y个二极管的阴极连接的公共端连接,y≤M;
所述风电变流器的输出端口与所述多绕组移相变压器中的一次绕组连接。
9.根据权利要求8所述的风力发电机组,其特征在于,第z个二次绕组的移相角比第z-1个二次绕组的移相角大60°/M,2≤z≤M。
10.一种风电场系统,其特征在于,所述风电场系统包括:多组权利要求7至9任一项所述的风力发电机组、直流集电线路和换流阀;
所述多组风力发电机组分别与所述直流集电线路连接;
所述直流集电线路还与所述换流阀连接,所述换流阀用于将直流电转换为交流电。
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CN201821935252.3U CN209072362U (zh) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | 整流器、风力发电机组及风电场系统 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113497455A (zh) * | 2020-03-19 | 2021-10-12 | 新疆金风科技股份有限公司 | 对风电场中的风电机组的变流器进行调控的方法及设备 |
CN114123217A (zh) * | 2020-09-01 | 2022-03-01 | 新疆金风科技股份有限公司 | 半直驱直流风力发电机组及风电场 |
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2018
- 2018-11-22 CN CN201821935252.3U patent/CN209072362U/zh active Active
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