CN213906545U - 变流器及包括该变流器的风力发电机组 - Google Patents

变流器及包括该变流器的风力发电机组 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供一种变流器及包括该变流器的风力发电机组。所述变流器包括并列地布置的第一功率柜和开关柜，所述开关柜包括开关组件柜和布置在开关组件柜前侧的控制系统安装板。根据本实用新型的变流器由于将机侧功率模块和网侧功率模块集成到单个功率柜中，因此能够减轻变流器的重量，降低生产成本，同时降低变流器的运输和吊装成本。

Description

变流器及包括该变流器的风力发电机组
技术领域
本实用新型涉及电控领域，特别涉及一种变流器及包括该变流器的风力发电机组。
背景技术
风力发电机组的变流器是风力发电机组的重要组成部分，其在风力发电机组中的作用是将风力发电机组的发电机发出的电能转换成与电网频率、相位、幅值相对应的交流电。变流器作为电力转换器件，处于风力发电机组的发电主回路中，是不可替代的，目前风力发电机组的变流器可分为全功率变流器和双馈变流器。
变流器由主电路系统、配电系统以及控制系统构成。发电主回路包括机侧开关、机侧DUDT滤波器(通常由差模电感(电抗器)、电容和电阻等无源器件组成，安装在变流器和发电机之间，用于减低机侧端的DUDT值，并抑制由于长电缆反射波叠加引起的电机端过电压问题)、机侧功率模块、直流母线系统、网侧功率模块、网侧滤波器、网侧断路器等器件。发电主回路上的器件的连接母线(母排)目前主要采用铜排或者铜铝复合排。
现有的变流器通常包括机侧开关柜、整流柜、逆变柜和网侧开关柜，即，每个功能模块分别布置在一个独立的柜体中。
实用新型内容
本实用新型提供一种高度集成的变流器及包括该变流器的风力发电机组，以解决现有变流器占用空间大的技术问题。
本实用新型提供一种变流器，所述变流器包括并列地布置的第一功率柜和开关柜，所述开关柜包括开关组件柜和布置在所述开关组件柜前侧的控制系统安装板。
根据本实用新型，所述第一功率柜可包括位于下部的网侧电抗器和机侧滤波器以及位于上部的功率模块组件。
根据本实用新型，所述功率模块组件可包括并排布置的三个功率模块，每个功率模块包括两个交流端子，其中，三个交流端子用作网侧交流端，另外三个交流端子用作机侧交流端。
根据本实用新型，所述开关组件柜可包括从上到下依次布置的机侧出线排、机侧断路器、网侧滤波器、网侧断路器和网侧出线排。
根据本实用新型，机侧电缆可依次通过所述机侧出线排、所述机侧断路器、所述机侧滤波器连接到所述机侧交流端；所述网侧交流端可分别通过熔断器、所述网侧电抗器、所述网侧断路器和所述网侧出线排连接到网侧电缆，其中，所述熔断器设置在所述功率模块组件和所述网侧电抗器之间，所述网侧滤波器并联于将所述网侧电抗器连接到所述网侧断路器的连接母排上。
根据本实用新型，所述控制系统安装板可以可旋转地安装到所述开关组件柜。
根据本实用新型，所述变流器还可包括与所述第一功率柜并联布置的第二功率柜。
根据本实用新型，用于所述变流器的连接母排可由铝合金制成。
根据本实用新型，所述变流器还可包括设置在所述功率模块组件后侧的电容池。
根据本实用新型，所述变流器还可包括制动单元和制动电阻，所述制动单元的正极和负极分别连接到所述电容池的正极和负极，所述制动电阻的一端连接到制动单元的交流端，另一端连接到所述电容池的正极。
本实用新型还提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括如上所述的变流器。
根据本实用新型的变流器，将机侧功率模块和网侧功率模块集成到单个功率柜中，从而能够减轻变流器的重量，降低生产成本，同时降低变流器的运输和吊装成本。
根据本实用新型的变流器，由于对变流器的各个器件进行了合理的布局，例如，功率模块组件和机侧出线排分别设置在各自的柜体的上部，网侧电抗器、机侧滤波器和网侧出线排设置在各自的柜体的下部，所以缩短了连接母排的长度，从而降低了制造成本；此外，连接母排采用铝合金母排，进一步降低了制造成本。
附图说明
图1是示意性示出根据本实用新型的示例性实施例的变流器的布局图；
图2是示意性示出根据本实用新型的示例性实施例的变流器的内部结构的布局图；
图3是示意性示出根据本实用新型的示例性实施例的从前面观看时变流器的内部结构的分解图；
图4是示意性示出根据本实用新型的另一示例性实施例的变流器的布局图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的示例性实施例进行详细的描述。在整个说明书中，相同的标号始终指示相同的部件。
图1是示意性示出根据本实用新型的示例性实施例的变流器的布局图；图2是示意性示出根据本实用新型的示例性实施例的变流器的内部结构的布局图；图3是示意性示出根据本实用新型的示例性实施例的从前面观看时变流器的内部结构的分解图；图4是示意性示出根据本实用新型的另一示例性实施例的变流器的布局图。
如图1所示，根据本实用新型的示例性实施例的变流器1包括并列地布置的第一功率柜100和开关柜200，开关柜200包括开关组件柜201和布置在开关组件柜201的前侧的控制系统安装板202。
虽然图1示出了第一功率柜100位于开关柜200的右侧，但是根据本实用新型的变流器1不限于此，第一功率柜100也可以位于开关柜200的左侧。
根据本实用新型的示例性实施例的变流器1采用双柜结构，所述双柜即第一功率柜100和开关柜200；开关组件柜201将现有技术的机侧开关柜和网侧开关柜集成在一起；第一功率柜100将现有技术的整流柜和逆变柜集成到一起，从而实现了集成化设计，提高了空间利用率，降低了成本。根据本实用新型的变流器1安装在塔底平台上，节省空间，增加了塔筒维护空间。
如图1所示，控制系统安装板202可以可旋转地安装到开关组件柜201。例如，当维护开关组件柜201时，可以先将控制系统安装板202从开关组件柜201的前侧向前拉出预定距离，然后通过旋转控制控制系统安装板202相对于水平面的角度，这样既便于维护，又能充分利用空间。当然，也可以仅通过旋转操作直接打开控制系统安装板202，以对开关组件柜201进行维护。
如图2和图3所示，第一功率柜100可包括位于下部的网侧电抗器101和机侧滤波器102以及位于上部的功率模块组件103。
可选地，功率模块组件103可包括并排布置的三个功率模块，每个功率模块可包括两个AC(交流)端子，其中，三个交流端子用作网侧交流端1031，另外三个交流端子用作机侧交流端1032。如图3所示，左边的三个AC端子可用作网侧AC端1031，右边的三个AC端子可用作机侧AC端1032。虽然图2和图3中示出左边的三个AC端子用作网侧AC端1031，右边的三个AC端子用作机侧AC端1032，但是本实用新型不限于此，左边的三个AC端子也可用作机侧AC端1032，右边的三个AC端子也可用作网侧AC端1031。相应地，图2和图3中的网侧电抗器101和机侧滤波器102的位置也可以进行适应性调整，即，网侧电抗器101和机侧滤波器102的左右位置可以互换。
可选地，开关组件柜201可包括从上到下依次布置的机侧出线排203、机侧断路器204、网侧滤波器207、网侧断路器205和网侧出线排206。虽然图2和图3中示出了机侧出线排203和机侧断路器204位于网侧断路器205和网侧出线排206的上侧，但是根据需要，机侧出线排203和机侧断路器204也可位于网侧断路器205和网侧出线排206的下侧，此时，网侧滤波器207的位置也可以进行适应性调整，例如，可位于网侧断路器205之上。
下面将参照图3描述根据本实用新型的示例性实施例的变流器的各器件的连接关系。
如图3所示，来自塔筒的机侧电缆的一端连接到发电机，另一端可以依次通过机侧出线排203、机侧断路器204、机侧滤波器102连接到机侧AC端1032(右边的三个AC端子)。具体地，机侧电缆直接或者通过连接母排(或连接母线)连接到机侧出线排203，机侧断路器204通过连接母排贴着功率模块组件103的后部先向右然后向下连接到位于右下部的机侧滤波器102的位于后上部的输入端，机侧滤波器102的位于前上部的输出端通过连接母排连接到功率模块组件103的位于右侧的三个机侧AC端1032。此外，网侧AC端1031分别通过熔断器104、网侧电抗器101、网侧断路器205和网侧出线排206连接到网侧电缆，其中，熔断器104设置在功率模块组件103和网侧电抗器101之间，网侧滤波器207并联于将网侧电抗器101连接到网侧断路器205的连接母排上。具体地，功率模块组件103的位于左侧的三个网侧AC端1031通过连接母排连接到熔断器104的输入端，熔断器104的输出端通过连接母排连接到网侧电抗器101的位于前上部的输入端，网侧电抗器101的位于前下部的输出端通过连接母排连接到网侧断路器205的上口，网侧断路器205后边的出线端通过连接母排连接到网侧断路器205的下口，以方便网侧电路接线。
根据本实用新型，变流器1还可包括设置在功率模块组件103的后侧的电容池，功率模块组件103与电容池可直接通过螺栓进线连接。当然，根据需要，电容池相对于功率模块组件103的位置也可以进行调整，例如，可设置在功率模块组件103的前侧或者其他合适的位置。功率模块组件103与电容池之间也可通过螺栓进线连接之外的其他方式彼此连接。
电容池和功率模块组件103均可采用导轨安装，以方便控制精度。当然，电容池和功率模块组件103也可以通过其他方式安装在第一功率柜100的柜体上。
可选地，变流器1还可包括制动单元208和制动电阻209，制动单元208的正极和负极分别连接到电容池的正极和负极，制动电阻209的一端连接到制动单元208的AC端，另一端连接到电容池的正极。如图3所示，制动单元208可安装在功率模块组件103的右侧；制动电阻209可位于第一功率柜100的顶部(见图2)。当然，制动单元208和制动电阻209的位置也可以根据需要进行调整。
可选地，功率模块组件103的上部可设置有散热器，以专门为位于第一功率柜100上部的器件散热，散热器的前部安装功率模块组件103的控制器，这样采用就地控制减少干扰。散热器的主进水管设置在功率模块组件103的下部，以便于在上下方向上布置分水管。第一功率柜100的下部可布置有散热器，以专门为网侧电抗器101和机侧滤波器102散热。
可选地，开关组件柜201中的网侧滤波器207集成了风扇、水封散热器、滤波电容、接触器等器件，不仅用于滤波，而且用于对开关组件柜201的柜体进行散热。可选地，机侧断路器204的侧面设置有机侧防雷模块；网侧断路器205的侧面设置有网侧防雷模块和为主控供电模块，为主控供电的线路通过整个柜体的底部出线。可选地，变流器1的控制部分的对外接口设置在整个柜体的顶部。
根据本实用新型的变流器1还可包括与第一功率柜100并联布置的第二功率柜300。
如图4所示，第一功率柜100和第二功率柜300布局完全一致，采用模块化设计。第一功率柜100和第二功率柜300柜间的器件通过连接母排进行连接；机侧断路器204分别通过连接母排与第一功率柜100的机侧滤波器102和第二功率柜300的机侧滤波器连接；网侧断路器205分别通过连接母排与第一功率柜100的网侧电抗器101和第二功率柜300的网侧电抗器连接；第一功率柜100和第二功率柜300的电容池的正负母线通过连接母排连接。
虽然根据本实用新型的示例性实施例的变流器可包括两个功率柜，但是根据功率需求，变流器还可以包括三个或者三个以上功率柜。
可选地，根据本实用新型的示例性实施例的连接母排可由铝合金制成，当然连接母排也可以是铜排。
本实用新型还提供一种风力发电机组，该风力发电机组包括根据本实用新型的上述变流器1。
根据本实用新型的变流器，由于对变流器的各个器件进行了合理的布局，例如，功率模块组件和机侧出线排分别设置在各自的柜体的上部，网侧电抗器、机侧滤波器和网侧出线排设置在各自的柜体的下部，所以缩短了连接母排的长度，从而降低了制造成本；此外，连接母排采用铝合金母排，进一步降低了制造成本。
根据本实用新型的变流器，将机侧功率模块和网侧功率模块集成到单个功率柜中，从而能够减轻变流器的重量，降低生产成本，同时降低变流器的运输和吊装成本。
虽然上面已经详细描述了本实用新型的示例性实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下，可对本实用新型的实施例做出各种修改和变型。但是应当理解，在本领域技术人员看来，这些修改和变型仍将落入权利要求所限定的本实用新型的范围内。

Claims (11)

1.一种变流器，其特征在于，所述变流器(1)包括并列地布置的第一功率柜(100)和开关柜(200)，所述开关柜(200)包括开关组件柜(201)和布置在所述开关组件柜(201)前侧的控制系统安装板(202)。
2.根据权利要求1所述的变流器，其特征在于，所述第一功率柜(100)包括位于下部的网侧电抗器(101)和机侧滤波器(102)以及位于上部的功率模块组件(103)。
3.根据权利要求2所述的变流器，其特征在于，所述功率模块组件(103)包括并排布置的三个功率模块，每个功率模块包括两个交流端子，其中，三个交流端子用作网侧交流端(1031)，另外三个交流端子用作机侧交流端(1032)。
4.根据权利要求3所述的变流器，其特征在于，所述开关组件柜(201)包括从上到下依次布置的机侧出线排(203)、机侧断路器(204)、网侧滤波器(207)、网侧断路器(205)和网侧出线排(206)。
5.根据权利要求4所述的变流器，其特征在于，机侧电缆依次通过所述机侧出线排(203)、所述机侧断路器(204)、所述机侧滤波器(102)连接到所述机侧交流端(1032)；所述网侧交流端(1031)分别通过熔断器(104)、所述网侧电抗器(101)、所述网侧断路器(205)和所述网侧出线排(206)连接到网侧电缆，其中，所述熔断器(104)设置在所述功率模块组件(103)和所述网侧电抗器(101)之间，所述网侧滤波器(207)并联于将所述网侧电抗器(101)连接到所述网侧断路器(205)的连接母排上。
6.根据权利要求1所述的变流器，其特征在于，所述控制系统安装板(202)可旋转地安装到所述开关组件柜(201)。
7.根据权利要求5所述的变流器，其特征在于，所述变流器(1)还包括与所述第一功率柜(100)并联布置的第二功率柜(300)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的变流器，其特征在于，用于所述变流器(1)的连接母排由铝合金制成。
9.根据权利要求2至5和7中任一项所述的变流器，其特征在于，所述变流器(1)还包括设置在所述功率模块组件(103)后侧的电容池。
10.根据权利要求9所述的变流器，其特征在于，所述变流器(1)还包括制动单元(208)和制动电阻(209)，所述制动单元(208)的正极和负极分别连接到所述电容池的正极和负极，所述制动电阻(209)的一端连接到制动单元(208)的交流端，另一端连接到所述电容池的正极。
11.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括根据权利要求1-10中任一项所述的变流器。
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