CN219227230U - 一种风电变流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种风电变流器，包括变流器主功率回路和控制器；变流器主功率回路包括主体部件一、主体部件二、隔离开关一、隔离开关二、断路器一、断路器二、预充电组件一、预充电组件二、投切开关组件一、投切开关组件二、滤波电容组件；主体部件一及主体部件二分别包括两个三相端口：第一三相端口和第二三相端口；隔离开关一及隔离开关二分别包括两个三相端口：三相进线端和三相出线端；断路器一及断路器二分别包括两个三相端口；预充电组件一及预充电组件二分别包括包括两个三相端口；滤波电容组件包括一个三相输入端口；该风电变流器在应对多绕组风力发电机场合，不但可以实现变流器冗余运行，而且可以降低变流器网侧滤波器成本。

Description

一种风电变流器

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种风电变流器。

背景技术

近年来，风力发电，特别是海上风电快速发展，整机功率方面，在2018年前后，单机最大功率5MW，到2022年已经增加至13MW左右。为了应对整机功率快速增加的需求，风力发电机一般采用多绕组方案，一方面可以减小单个绕组的电流，另一方面在一套绕组回路出现故障时，其他绕组可以实现电机的冗余运行。

为了应对多绕组电机，传统的变流器采用多机并联的方案，如图1所示，一套风力发电机绕组连接一台变流器，变流器1和变流器2之间相互独立。

双绕组电机中两套绕组之间是电气隔离的，可以利用该特性，变流器1和变流器2的网侧均采用基于三角载波的PWM(脉冲宽度调制)方法，且控制变流器1网侧的三角载波Vc1和变流器2网侧的三角载波Vc2相位相差180°，如图2所示，可以提高入网电流中的谐波频率，理论上可以减少滤波电容数量。但是图1所示变流器方案中，直接减少滤波电容后，失去了多绕组电机冗余运行的功能，因此现有技术的变流器方案的网侧滤波电容成本并没有达到最佳。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提出一种风电变流器，该风电变流器在应对多绕组风力发电机场合，不但可以实现变流器冗余运行，而且可以降低变流器网侧滤波器的成本。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种风电变流器，所述风电变流器一端与风力发电机连接，一端与电网变压器连接；所述风电变流器包括变流器主功率回路和与所述变流器主功率回路连接的控制器；

所述变流器主功率回路包括主体部件一、主体部件二、隔离开关一、隔离开关二、断路器一、断路器二、预充电组件一、预充电组件二、投切开关组件一、投切开关组件二、滤波电容组件；

所述主体部件一及主体部件二分别包括两个三相端口：第一三相端口和第二三相端口；

所述隔离开关一及隔离开关二分别包括两个三相端口：三相进线端和三相出线端；

所述断路器一及断路器二分别包括两个三相端口：三相进线端和三相出线端；

所述预充电组件一及预充电组件二分别包括两个三相端口：第一三相端口和第二三相端口；

所述投切开关组件一及投切开关组件二分别包括两个三相端口：第一三相端口和第二三相端口；

所述滤波电容组件包括：一个三相输入端口；

所述隔离开关一的三相进线端与主体部件一的第二三相端口相连；所述主体部件一的第一三相端口与断路器一的三线出线端相连；所述预充电组件一的第二三相端口与主体部件一的第一三相端口和断路器一的三线出线端连接点相连；所述预充电组件一的第一三相端口与断路器一的三线进线端连接点相连；所述投切开关组件一的第一三相端口与主体部件一的第一三相端口和断路器一的三线出线端连接点相连；

所述隔离开关二的三相进线端与主体部件二的第二三相端口相连；所述主体部件二的第一三相端口与断路器二的三线出线端相连；所述预充电组件二的第二三相端口与主体部件二的第一三相端口和断路器二的三线出线端连接点相连；所述预充电组件二的第一三相端口与断路器二的三线进线端连接点相连；所述投切开关组件二的第二三相端口与主体部件二的第一三相端口和断路器二的三线出线端连接点相连，投切开关组件二的第一三相端口与投切开关组件一的第一三相端口和滤波电容组件的三相输入端口连接点相连；

所述投切开关组件一第二三相端口、投切开关组件二的第二三相端口和滤波电容组件三相输入端口相连；

所述断路器一的三相进线端与断路器二的三相进线端相连。

优选地，所述风力发电机为双绕组电机，包括第一三相绕组和第二三相绕组，所述隔离开关一的三相出线端与所述风力发电机第一三相绕组相连；所述隔离开关二的三相出线端与风力发电机第二三相绕组相连。

优选地，电网变压器为双绕组降压变压器，包括原边三相绕组和副边三相绕组，所述断路器一的三相进线端、断路器二的三相进线端与所述电网变压器副边三相绕组相连。

优选地，所述滤波电容组件包括交流滤波电容和放电电阻，所述交流滤波电容包括单相电容和三相电容，所述交流滤波电容的连接方式为星型连接或者三角形连接。

优选地，所述投切开关组件一和投切开关组件二分别包括用于控制滤波电容组件投入与切出的投切接触器。

优选地，所述预充电组件一和预充电组件二分别包括预充电回路保护熔丝，预充电电阻和投切接触器，所述预充电回路保护熔丝、预充电电阻和投切接触器串联连接。

优选地，所述主体部件一及主体部件二分别包括依次连接的三相PFC电感、熔断器、网侧功率模块、母线电容、Chopper组件、机侧功率模块及三相du/dt电感，所述三相PFC电感的三相进线端为主体部件一或者主体部件二的第一三相端口，所述三相du/dt电感的三相出线端为主体部件一或者主体部件二的第二三相端口。

采用上述结构之后，所述风电变流器包括变流器主功率回路和与所述变流器主功率回路连接的控制器；所述变流器主功率回路包括主体部件一、主体部件二、隔离开关一、隔离开关二、断路器一、断路器二、预充电组件一、预充电组件二、投切开关组件一、投切开关组件二、滤波电容组件；所述主体部件一及主体部件二分别包括两个三相端口：第一三相端口和第二三相端口；所述隔离开关一及隔离开关二分别包括两个三相端口：三相进线端和三相出线端；所述断路器一及断路器二分别包括两个三相端口：三相进线端和三相出线端；所述预充电组件一及预充电组件二分别包括包括两个三相端口：第一三相端口和第二三相端口；所述投切开关组件一及投切开关组件二分别包括两个三相端口：第一三相端口和第二三相端口；所述滤波电容组件包括：一个三相输入端口；所述隔离开关一的三相进线端与主体部件一的第二三相端口相连；所述主体部件一的第一三相端口与断路器一的三线出线端相连；所述预充电组件一的第二三相端口与主体部件一的第一三相端口和断路器一的三线出线端连接点相连；所述预充电组件一的第一三相端口与断路器一的三线进线端连接点相连；所述投切开关组件一的第一三相端口与主体部件一的第一三相端口和断路器一的三线出线端连接点相连；所述隔离开关二的三相进线端与主体部件二的第二三相端口相连；所述主体部件二的第一三相端口与断路器二的三线出线端相连；所述预充电组件二的第二三相端口与主体部件二的第一三相端口和断路器二的三线出线端连接点相连；所述预充电组件二的第一三相端口与断路器二的三线进线端连接点相连；所述投切开关组件二的第二三相端口与主体部件二的第一三相端口和断路器二的三线出线端连接点相连，投切开关组件二的第一三相端口与投切开关组件一的第一三相端口和滤波电容组件的三相输入端口连接点相连；所述投切开关组件一第二三相端口、投切开关组件二的第二三相端口和滤波电容组件三相输入端口相连；所述断路器一的三相进线端与断路器二的三相进线端相连；该风电变流器在应对多绕组风力发电机场合，不但可以实现变流器冗余运行，而且可以降低变流器网侧滤波器成本。

附图说明

图1为现有技术适配多绕组电机的变流器方案示意图；

图2为载波移相PWM方式下三角载波示意图；

图3为本实用新型风电变流器的整体系统图；

图4为本实用新型风电变流器的滤波电容组件的电路图一；

图5为本实用新型风电变流器的滤波电容组件的电路图二；

图6为本实用新型风电变流器的预充电组件的电路图；

图7为本实用新型风电变流器的投切开关组件的电路图；

图8为本实用新型风电变流器的主体部件的系统图。

本申请目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一

请参阅图3，图3为本实用新型风电变流器的整体系统图；

本实施例公开了一种风电变流器，所述风电变流器一端与风力发电机3连接，一端与电网变压器4连接；风电变流器包括变流器主功率回路1和与所述变流器主功率回路1连接的控制器2；

所述变流器主功率回路1包括主体部件一101、主体部件二102、隔离开关一111、隔离开关二112、断路器一121、断路器二122、预充电组件一131、预充电组件二132、投切开关组件一141、投切开关组件二142、滤波电容组件151；

主体部件一101及主体部件二102分别包括两个三相端口：第一三相端口和第二三相端口；

隔离开关一111及隔离开关二112分别包括两个三相端口：三相进线端和三相出线端；

断路器一121及断路器二122分别包括两个三相端口：三相进线端和三相出线端；

预充电组件一131及预充电组件二132分别包括两个三相端口：第一三相端口和第二三相端口；

投切开关组件一141及投切开关组件二142分别包括两个三相端口：第一三相端口和第二三相端口；

滤波电容组件151包括：一个三相输入端口；

隔离开关一111的三相进线端与主体部件一101的第二三相端口相连；主体部件一101的第一三相端口与断路器一121的三线出线端相连；预充电组件一131的第二三相端口与主体部件一101的第一三相端口和断路器一121的三线出线端连接点相连；预充电组件一131的第一三相端口与断路器一121的三线进线端连接点相连；投切开关组件一141的第一三相端口与主体部件一101的第一三相端口和断路器一121的三线出线端连接点相连；

隔离开关二112的三相进线端与主体部件二102的第二三相端口相连；主体部件二102的第一三相端口与断路器二122的三线出线端相连；预充电组件二132的第二三相端口与主体部件二102的第一三相端口和断路器二的三线出线端连接点相连；所述预充电组件二132的第一三相端口与断路器二122的三线进线端连接点相连；投切开关组件二142的第二三相端口与主体部件二102的第一三相端口和断路器二122的三线出线端连接点相连，投切开关组件二142的第一三相端口与投切开关组件一141的第一三相端口和滤波电容组件151的三相输入端口连接点相连；

投切开关组件一141第二三相端口、投切开关组件二142的第二三相端口和滤波电容组件三相输入端口相连；

断路器一121的三相进线端与断路器二122的三相进线端相连。

实施例二

本实施例以实施例一为基础，在本实施例中，风力发电机3为双绕组电机，包括第一三相绕组和第二三相绕组，隔离开关一111的三相出线端与风力发电机第一三相绕组相连；隔离开关二112的三相出线端与风力发电机第二三相绕组相连。

在本实施例中，电网变压器为双绕组降压变压器，包括原边三相绕组和副边三相绕组，断路器一121的三相进线端、断路器二122的三相进线端与电网变压器4副边三相绕组相连。

滤波电容组件151包括交流滤波电容和放电电阻，所述交流滤波电容包括单相电容和三相电容，所述交流滤波电容的连接方式为星型连接或者三角形连接。

投切开关组件一141和投切开关组件二142分别包括用于控制滤波电容组件投入与切出的投切接触器。

预充电组件一131和预充电组件二132分别包括预充电回路保护熔丝，预充电电阻和投切接触器，所述预充电回路保护熔丝、预充电电阻和投切接触器串联连接。

主体部件一101及主体部件二102分别包括依次连接的三相PFC电感、熔断器、网侧功率模块、母线电容、Chopper组件、机侧功率模块及三相du/dt电感，所述三相PFC电感的三相进线端为主体部件一或者主体部件二的第一三相端口，所述三相du/dt电感的三相出线端为主体部件一101或者主体部件二102的第二三相端口。

该风电变流器在应对多绕组风力发电机场合，不但可以实现变流器冗余运行，而且可以降低变流器网侧滤波器成本。

以上参照附图说明了本申请的优选实施例，并非因此局限本申请的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请的权利范围之内。

Claims (7)

1.一种风电变流器，所述风电变流器一端与风力发电机连接，一端与电网变压器连接；其特征在于，所述风电变流器包括变流器主功率回路和与所述变流器主功率回路连接的控制器；

所述变流器主功率回路包括主体部件一、主体部件二、隔离开关一、隔离开关二、断路器一、断路器二、预充电组件一、预充电组件二、投切开关组件一、投切开关组件二、滤波电容组件；

所述主体部件一及主体部件二分别包括两个三相端口：第一三相端口和第二三相端口；

所述隔离开关一及隔离开关二分别包括两个三相端口：三相进线端和三相出线端；

所述断路器一及断路器二分别包括两个三相端口：三相进线端和三相出线端；

所述预充电组件一及预充电组件二分别包括两个三相端口：第一三相端口和第二三相端口；

所述投切开关组件一及投切开关组件二分别包括两个三相端口：第一三相端口和第二三相端口；

所述滤波电容组件包括：一个三相输入端口；

所述隔离开关一的三相进线端与主体部件一的第二三相端口相连；所述主体部件一的第一三相端口与断路器一的三线出线端相连；所述预充电组件一的第二三相端口与主体部件一的第一三相端口和断路器一的三线出线端连接点相连；所述预充电组件一的第一三相端口与断路器一的三线进线端连接点相连；所述投切开关组件一的第一三相端口与主体部件一的第一三相端口和断路器一的三线出线端连接点相连；

所述隔离开关二的三相进线端与主体部件二的第二三相端口相连；所述主体部件二的第一三相端口与断路器二的三线出线端相连；所述预充电组件二的第二三相端口与主体部件二的第一三相端口和断路器二的三线出线端连接点相连；所述预充电组件二的第一三相端口与断路器二的三线进线端连接点相连；所述投切开关组件二的第二三相端口与主体部件二的第一三相端口和断路器二的三线出线端连接点相连，投切开关组件二的第一三相端口与投切开关组件一的第一三相端口和滤波电容组件的三相输入端口连接点相连；

所述投切开关组件一第二三相端口、投切开关组件二的第二三相端口和滤波电容组件三相输入端口相连；

所述断路器一的三相进线端与断路器二的三相进线端相连。

2.根据权利要求1所述的风电变流器，其特征在于，所述风力发电机为双绕组电机，包括第一三相绕组和第二三相绕组，所述隔离开关一的三相出线端与所述风力发电机第一三相绕组相连；所述隔离开关二的三相出线端与风力发电机第二三相绕组相连。

3.根据权利要求1所述的风电变流器，其特征在于，所述电网变压器为双绕组降压变压器，包括原边三相绕组和副边三相绕组，所述断路器一的三相进线端、断路器二的三相进线端与所述电网变压器副边三相绕组相连。

4.根据权利要求1所述的风电变流器，其特征在于，所述滤波电容组件包括交流滤波电容和放电电阻，所述交流滤波电容包括单相电容和三相电容，所述交流滤波电容的连接方式为星型连接或者三角形连接。

5.根据权利要求1所述的风电变流器，其特征在于，所述投切开关组件一和投切开关组件二分别包括用于控制滤波电容组件投入与切出的投切接触器。

6.根据权利要求1所述的风电变流器，其特征在于，所述预充电组件一和预充电组件二分别包括预充电回路保护熔丝，预充电电阻和投切接触器，所述预充电回路保护熔丝、预充电电阻和投切接触器串联连接。

7.根据权利要求1所述的风电变流器，其特征在于，所述主体部件一及主体部件二分别包括依次连接的三相PFC电感、熔断器、网侧功率模块、母线电容、Chopper组件、机侧功率模块及三相du/dt电感，所述三相PFC电感的三相进线端为主体部件一或者主体部件二的第一三相端口，所述三相du/dt电感的三相出线端为主体部件一或者主体部件二的第二三相端口。

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