CN213637482U - 变流器的滤波电路、变流器及风电场发电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种变流器的滤波电路、变流器及风电场发电系统，该变流器的滤波电路包括第一滤波模块、第二滤波模块及滤波控制器；第一滤波模块包括第一电容组及第二电容组，第一电容组与双馈电机的定子输出端连接，第二电容组通过第一可控开关与定子输出端连接；第二滤波模块包括可调电感，可调电感的两端分别连接定子输出端和双馈电机的转子输出端；滤波控制器的控制端分别与第一可控开关、可调电感连接，用于控制第一可控开关通断，和/或，调节可调电感的电感值。本实用新型提供的方案，可以抑制高频电流，确保滤波电容电流在工作承受范围，避免变流器脱网。
Description
技术领域
本实用新型涉及风电滤波技术领域，具体而言，涉及一种变流器的滤波电路、变流器及风电场发电系统。
背景技术
随着全球新能源行业的不断变革，风电成为实现电力能源可持续发展的重要组成部分。风电场选址时需尽量靠近电网，以减少线损和送出成本。电网可以向多个用电企业供电，其用电特点对电网电能质量有极大影响。
例如，若风电场接入的电网向多个如炼铝厂等高能耗企业供电，高耗能企业为了降低用电成本往往选择夜间开工，错峰用电，由于夜间大功率负载的投入，电网背景谐波瞬间变大，尤其是高次谐波含量较多，造成变流器内滤波电容滤波电流过大，变流器出现脱网故障。
实用新型内容
本实用新型解决的问题是高次谐波导致变流器内滤波电容滤波电流过大，变流器出现脱网故障。
为解决上述问题，本实用新型实施例是这样实现的：
本实用新型实施例提供一种变流器的滤波电路，包括第一滤波模块、第二滤波模块及滤波控制器；所述第一滤波模块包括第一电容组及第二电容组，所述第一电容组与双馈电机的定子输出端连接，所述第二电容组通过第一可控开关与所述定子输出端连接；所述第二滤波模块包括可调电感，所述可调电感的两端分别连接所述定子输出端和所述双馈电机的转子输出端；所述滤波控制器的控制端分别与所述第一可控开关、所述可调电感连接，用于控制所述第一可控开关通断，和/或，调节所述可调电感的电感值。
可选地，所述可调电感包括相串联的第一定值电感和第二定值电感；所述第一定值电感并联有第二可控开关，所述滤波控制器的控制端与所述第二可控开关连接，用于控制所述第二可控开关通断，以短路所述第一定值电感或将所述第一定值电感接入电路。
可选地，所述可调电感包括相并联的第一定值电感和第二定值电感；所述第一定值电感并联有第二可控开关，所述第二定值电感并联有第三可控开关；所述滤波控制器的控制端与所述第二可控开关、所述第三可控开关分别连接，用于控制所述第二可控开关及所述第三可控开关通断，以改变接入电路的电感值。
可选地，所述可调电感为磁芯可调电感器、铜芯可调电感器或串联互感可调电感器。
可选地，所述滤波控制器包括滤波电流检测单元；所述滤波电流检测单元与所述定子输出端连接，用于检测所述定子输出端的滤波电流。
可选地，所述滤波控制器包括定时单元，所述定时单元用于定时控制所述第一可控开关通断，和/或，定时调节所述可调电感的电感值。
可选地，所述第一可控开关为接触器。
可选地，所述第一电容组包括三角形连接的多个电容，所述第二电容组包括星形连接的多个电容。
本实用新型实施例提供一种变流器，包括上述变流器的滤波电路。
本实用新型实施例提供一种风电场发电系统，包括多个双馈电机及上述变流器，所述多个双馈电机与电网母线连接，所述变流器与所述电网母线连接。
本实用新型的变流器的滤波电路、变流器及风电场发电系统，在双馈电机的定子输出端连接有第一滤波模块及第二滤波模块，该第二滤波模块还与双馈电机的转子输出端连接，通过滤波控制器控制第一电容组接入滤波电路或者从滤波电路中断开，以及控制可调电感的电感值，从而能够调节滤波电路中电容及电感参数，以适应高次谐波的滤波需求，抑制电网电压的高频电流，确保滤波电容电流在工作承受范围，避免变流器脱网。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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为本实用新型实施例提供的一种变流器的滤波电路的结构框图；
图2为本实用新型实施例提供的一种变流器的滤波电路的电路图；
图3为本实用新型实施例提供的另一种变流器的滤波电路的电路图；
图4为本实用新型实施例提供的另一种变流器的滤波电路的电路图。
附图标记说明：
10-第一滤波模块；20-第二滤波模块；30-滤波控制器；C1-第一电容组；C2-第二电容组；K1-第一可控开关；K2-第二可控开关；K3-第三可控开关；L1-可调电感；第一定值电感L2；第二定值电感L3；KM-接触器；K4-开关。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
图1为本实施例中变流器的滤波电路的结构框图。如图1所示，包括第一滤波模块10、第二滤波模块20及滤波控制器30。
该第一滤波模块10包括第一电容组及第二电容组，第一电容组与双馈电机的定子输出端连接，第二电容组通过第一可控开关与定子输出端连接；第二滤波模块20包括可调电感，该可调电感的两端分别连接上述定子输出端和双馈电机的转子输出端。
滤波控制器30的控制端分别与上述第一可控开关、可调电感连接，用于控制第一可控开关通断，和/或，调节可调电感的电感值。
在夜间电网接入大功率负载的情况下，可能出现电网电压高次谐波严重超标，通过增大上述可调电感的电感值以及控制上述第一可控开关使第二电容组从电网中断开，以降低滤波电容电流以及改变滤波电路的电容参数，从而提高变流器对电网的适应能力，减少变流器脱网现象。
由电容特性Xc＝1/WC可知，其中Xc为容抗、W为电流角频率、C为电容值，电容的容抗随着频率的增加而减小，如果电网中含有较大的高次谐波电压时，会产生较大的谐波电流流入滤波电容，如果电流值超过电容的承受能力，则会导致变流器内部的滤波电容过流损坏，同时，也会引起变流器并网的谐波电流增大，导致变流器并网电流谐波超标。
在本实施例中，通过在变流器的网侧滤波电路中增加电感，以提高变流器对电网的适应能力。在滤波电路中，增大滤波电路阻抗，在一定的电网谐波含量下，使变流器不会出现因滤波电容过流而保护动作。具体地，可以依据电网高次谐波特性选取可调电感参数，以及拆除若干只滤波电容，以改变滤波电路中的电容参数。
本实施例的变流器的滤波电路，在双馈电机的定子输出端连接有第一滤波模块及第二滤波模块，该第二滤波模块还与双馈电机的转子输出端连接，通过滤波控制器控制第一电容组接入滤波电路或者从滤波电路中断开，以及控制可调电感的电感值，从而能够调节滤波电路中电容及电感参数，以适应高次谐波的滤波需求，抑制滤波电路的高频电流，确保滤波电容电流在工作承受范围，避免变流器脱网。
图2为本实施例中一种变流器的滤波电路的电路图，示出了本实施例中滤波电路的一种实现方式，示出了双馈异步风力发电机DFIG(Doubly fed Induction Generator)、第一滤波模块10及第二滤波模块20。
其中，第一滤波模块10包括第一电容组C1及第二电容组C2，第二电容组C2通过第一可控开关K1与定子输出端连接，第二滤波模块20包括可调电感L1，可调电感L1的两端分别连接上述定子输出端和双馈电机的转子输出端。滤波控制器可以控制K1通断，和/或，调节可调电感L1的电感值。可调电感L1可以是磁芯可调电感器、铜芯可调电感器或串联互感可调电感器等电感值可调的电感器。通过增大可调电感L1的电感值，抑制滤波电路的高频电流。
图3为本实施例中一种变流器的滤波电路的电路图，示出了本实施例中滤波电路的另一种实现方式，上述可调电感包括相串联的第一定值电感L2和第二定值电感L3。
具体地，第一定值电感L2并联有第二可控开关K2，滤波控制器的控制端与第二可控开关K2连接，用于控制第二可控开关K2通断，以短路第一定值电感L2或将第一定值电感L2接入电路。如图3所示，可调电感包括两个相串联的电感，通过控制其中之一并联的可控开关断开，从而增大接入滤波电路的电感，从而抑制高频电流。
在图3中还示出了第一电容组C1包括三角形连接的三个电容，第二电容组C2包括星形连接的三个电容。进一步，在图3中还示出了接触器KM以及开关K4。
图4为本实施例中一种变流器的滤波电路的电路图，示出了本实施例中滤波电路的另一种实现方式，上述可调电感包括相并联的第一定值电感L2和第二定值电感L3。
具体地，第一定值电感L2串联有第二可控开关K2，第二定值电感L3串联有第三可控开关K3。滤波控制器的控制端与第二可控开关K2、第三可控开关K3分别连接，用于控制第二可控开关及第三可控开关通断，以改变接入电路的电感值。
考虑到高次谐波的偶发性，可以在检测到高次谐波时控制上述第一可控开关及可调电感，以及时抑制高次谐波，基于此可以在滤波控制器设置滤波电流检测单元，该滤波电流检测单元与定子输出端连接，用于检测定子输出端的滤波电流。
由于高次谐波在夜间高发，可以采用定时控制电感及电容的方式抑制高次谐波，在上述滤波控制器中还可以设置定时单元，该定时单元用于定时控制第一可控开关通断，和/或，定时调节可调电感的电感值。可以理解的是，预先设置定时时刻，在上述定时时刻控制第一可控开关断开，以及控制增大可调电感的电感值。
可选地，上述各可控开关可以是接触器。
本实施例还提供一种变流器，包括上述实施例的变流器的滤波电路。
本实施例还提供一种风电场发电系统，包括多个双馈电机及上述变流器，多个双馈电机与电网母线连接，变流器与电网母线连接。
本实施例提供的变流器及风电场发电系统，能够调节滤波电路中电容及电感参数，以适应高次谐波的滤波需求，抑制高频电流，确保滤波电容电流在工作承受范围，避免变流器脱网。
虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型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 (10)
1.一种变流器的滤波电路，其特征在于，包括第一滤波模块、第二滤波模块及滤波控制器；
所述第一滤波模块包括第一电容组及第二电容组，所述第一电容组与双馈电机的定子输出端连接，所述第二电容组通过第一可控开关与所述定子输出端连接；
所述第二滤波模块包括可调电感，所述可调电感的两端分别连接所述定子输出端和所述双馈电机的转子输出端；
所述滤波控制器的控制端分别与所述第一可控开关、所述可调电感连接，用于控制所述第一可控开关通断，和/或，调节所述可调电感的电感值。
2.根据权利要求1所述的滤波电路，其特征在于，所述可调电感包括相串联的第一定值电感和第二定值电感；
所述第一定值电感并联有第二可控开关，所述滤波控制器的控制端与所述第二可控开关连接，用于控制所述第二可控开关通断，以短路所述第一定值电感或将所述第一定值电感接入电路。
3.根据权利要求1所述的滤波电路，其特征在于，所述可调电感包括相并联的第一定值电感和第二定值电感；
所述第一定值电感并联有第二可控开关，所述第二定值电感并联有第三可控开关；
所述滤波控制器的控制端与所述第二可控开关、所述第三可控开关分别连接，用于控制所述第二可控开关及所述第三可控开关通断，以改变接入电路的电感值。
4.根据权利要求1所述的滤波电路，其特征在于，所述可调电感为磁芯可调电感器、铜芯可调电感器或串联互感可调电感器。
5.根据权利要求1-4任一项所述的滤波电路，其特征在于，所述滤波控制器包括滤波电流检测单元；
所述滤波电流检测单元与所述定子输出端连接，用于检测所述定子输出端的滤波电流。
6.根据权利要求1-4任一项所述的滤波电路，其特征在于，所述滤波控制器包括定时单元，所述定时单元用于定时控制所述第一可控开关通断，和/或，定时调节所述可调电感的电感值。
7.根据权利要求1-4任一项所述的滤波电路，其特征在于，所述第一可控开关为接触器。
8.根据权利要求1所述的滤波电路，其特征在于，所述第一电容组包括三角形连接的多个电容，所述第二电容组包括星形连接的多个电容。
9.一种变流器，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的变流器的滤波电路。
10.一种风电场发电系统，其特征在于，包括多个双馈电机及权利要求9所述的变流器，所述多个双馈电机与电网母线连接，所述变流器与所述电网母线连接。
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