TW201338378A - 風力發電系統及其功率電路和變流器結構 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種風力發電系統及其功率電路和變流器結構。該功率電路包括第一變換器，具有交流輸入側和直流輸出側；第二變換器，具有直流輸入側和交流輸出側；以及直流母線存儲單元，電性連接至第一變換器的直流輸出側和第二變換器的直流輸入側，第一變換器的電平數、開關型號和/或電路連接形式不同於第二變換器。
Description
本發明係有關於電力電子技術，特別係有關於一種可雙向傳遞能量的功率電路和變流器結構。
當前，能源危機日益嚴重，導致新能源（如風能、太陽能等）技術發展日益受到研發人員的關注和重視。與此同時，在發電系統中，電機輸出的交流電往往與交流電網的頻率和幅值不一致，此時，通常需要借助於變流器，將電機輸出的交流電轉化為一直流電，然後將該直流電逆變為與交流電網的頻率和相位相一致的交流電，從而實現並網發電。例如，在將交流電轉化為直流電以及將直流電再逆變為交流電的過程中，對電力電子器件（如功率開關）進行脈衝寬度調變（Pulse Width Modulation, PWM）控制，藉由這些功率開關的開通或關斷來完成交流-直流變換和直流-交流變換。
以風力發電系統為例，傳統的風電變流器大多包括兩種形式，其一是機側變流器和網側變流器均採用兩電平(level)的對稱結構，其二是機側變流器和網側變流器均採用三電平的對稱結構，亦即，機側變流器的電平數量、開關型號、開關的電路連接方式完全相同。不過，兩電平對稱結構的控制方案雖然簡單，但機側變流器和網側變流器均工作在較低的開關頻率時，網側變流器的輸出電流中將會帶有很多低次諧波電流，致使進入電網的諧波含量較大。即使採用LCL形式的濾波器結構來進行濾波，也將使得系統設計變得複雜，甚至會出現諧振的情形。此外，三電平對稱結構的控制方案雖然能夠較好地解決諧波電流和抑制電磁（Electromagnetic Interference, EMI）干擾的問題，但是主電路中的功率器件（如IGBT）的使用數量相比於兩電平結構至少多出了一倍，因而系統的構建成本較高。
有鑑於此，如何設計一種新的變流器結構，既可較好地抑制諧波電流和EMI干擾，又可兼顧產品的電氣器件成本，並降低風力發電系統的整體損耗，提升系統的能量轉化效率，是業內相關技術人員亟待解決的一項課題。
以風力發電系統為例，傳統的風電變流器大多包括兩種形式，其一是機側變流器和網側變流器均採用兩電平(level)的對稱結構，其二是機側變流器和網側變流器均採用三電平的對稱結構，亦即，機側變流器的電平數量、開關型號、開關的電路連接方式完全相同。不過，兩電平對稱結構的控制方案雖然簡單，但機側變流器和網側變流器均工作在較低的開關頻率時，網側變流器的輸出電流中將會帶有很多低次諧波電流，致使進入電網的諧波含量較大。即使採用LCL形式的濾波器結構來進行濾波，也將使得系統設計變得複雜，甚至會出現諧振的情形。此外，三電平對稱結構的控制方案雖然能夠較好地解決諧波電流和抑制電磁（Electromagnetic Interference, EMI）干擾的問題，但是主電路中的功率器件（如IGBT）的使用數量相比於兩電平結構至少多出了一倍，因而系統的構建成本較高。
有鑑於此，如何設計一種新的變流器結構，既可較好地抑制諧波電流和EMI干擾，又可兼顧產品的電氣器件成本，並降低風力發電系統的整體損耗，提升系統的能量轉化效率，是業內相關技術人員亟待解決的一項課題。
針對習知技術中的變流器結構在使用時所存在的上述缺陷，本揭示內容提供一種基於非對稱結構的功率電路、變流器結構及包含該變流器結構的風力發電系統。
本揭示內容之一態樣係在於提供一種變流器結構，包括一機側變流器、一網側變流器和一直流母線存儲單元。該機側變流器具有一直流側和一交流側，該機側變流器的交流側連接至一電機。該網側變流器具有一直流側和一交流側，該網側變流器的交流側連接至一交流電網。該直流母線存儲單元電性連接至該機側變流器之直流側和該網側變流器之直流側，用以存儲一直流電壓。該機側變流器包括至少一開關，該網側變流器包括至少一開關。該機側變流器與該網側變流器採用非對稱結構。
在一實施例中，該機側變流器和該網側變流器中之一者為一兩電平結構，另一者為一三電平結構。
在一實施例中，該機側變流器和該網側變流器中各自的開關型號不同。
在一實施例中，該機側變流器和該網側變流器的電路連接方式不同。進一步，機側變流器和網側變流器均為三電平結構。
此外，該變流器結構還包括一機側控制電路，該機側控制電路包括一功率調節器和一電流調節器。該功率調節器用以根據反映該電機當前功率的參數和一給定參數，輸出一電流指令信號。該電流調節器用以根據來自電機的三相電流信號和該電流指令信號，輸出一PWM控制信號。其中，該機側控制電路藉由該PWM控制信號控制該機側變流器的開關的導通與關斷。
在一實施例中，該機側控制電路還包括一功率比較器。該功率比較器設置於電機和功率調節器之間，用以接收反映電機當前功率的參數和所述給定參數，並輸出一差值至該功率調節器。在另一實施例中，該機側控制電路還包括一電流比較器。該電流比較器設置於功率調節器和電流調節器之間，用以接收該電流指令信號和該三相電流信號，並輸出一電流差值至電流調節器。
此外，反映電機當前功率的參數包括電機功率、電機轉速和電機轉矩。
在一實施例中，該變流器結構還包括一網側控制電路，該網側控制電路包括一電壓調節器和一電流調節器。該電壓調節器用以根據該直流電壓和一參考電壓，並輸出一電流指令信號。該電流調節器用以根據來自交流電網的三相電流信號和該電流指令信號，並輸出一PWM控制信號。其中，該網側控制電路藉由該PWM控制信號來控制該網側變流器中的開關的導通與關斷。
在一實施例中，該網側控制電路還包括一電壓比較器。該電壓比較器用以接收該直流電壓和該參考電壓，並輸出一電壓差值至該電壓調節器。在另一實施例中，該網側控制電路還包括一電流比較器。該電流比較器設置於該電壓調節器和該電流調節器之間，用以接收該電流指令信號和該三相電流信號，並輸出一電流差值至該電流調節器。
在一實施例中，該變流器結構還包括一濾波器，設置於網側變流器的交流側與交流電網之間。
本揭示內容之一態樣係在於提供一種可雙向傳遞能量的功率電路，適用於一風力發電系統。該功率電路包括一第一變換器、一第二變換器和一直流母線存儲單元。該第一變換器具有一交流輸入側和一直流輸出側，用以將一交流電變換為一直流電。該第二變換器具有一直流輸入側和一交流輸出側，用以將該直流電變換為另一交流電。該直流母線存儲單元電性連接至該第一變換器的直流輸出側和該第二變換器的直流輸入側。其中，第一變換器包括至少一開關，第二變換器包括至少一開關，第一變換器的電平數、開關型號和/或電路連接形式不同於第二變換器的電平數、開關型號和/或電路連接形式。
在一實施例中，第一變換器和第二變換器中之一者為一兩電平結構，另一者為一三電平結構。
在一實施例中，當第一變換器和第二變換器的電路連接形式不同時，第一變換器和第二變換器均為三電平結構。
在一實施例中，該風力發電系統的功率等級介於10kW至100kW之間。
此外，當風力發電系統中的能量從風機傳遞至交流電網時，第一變換器電性連接至風機，第二變換器電性連接至交流電網。
此外，當風力發電系統中的能量從交流電網傳遞至風機時，第一變換器電性連接至交流電網，第二變換器電性連接至風機。
本揭示內容之一態樣係在於提供一種風力發電系統，包括一風機和一變流器模組，該變流器模組包括上述至少一變流器結構。
在一實施例中，風力發電系統的功率等級介於10kW至100kW之間。
在一實施例中，變流器模組包括一第一變流器結構和一第二變流器結構。該第一變流器結構的機側變流器的交流側與該第二變流器結構的機側變流器的交流側並聯。該第一變流器結構的網側變流器的交流側與該第二變流器結構的網側變流器的交流側並聯。進一步，第一變流器結構的網側變流器經由一第一濾波器連接至一交流電網。該第二變流器結構的網側變流器經由一第二濾波器連接至交流電網。
採用本發明的基於非對稱形式的功率電路、變流器結構及包含該變流器結構的風力發電系統，藉由功率電路中的第一變換器和第二變換器各自的電平數、開關型號和/或電路連接形式的不同從而靈活地設計和優化該功率電路結構。此外，當該功率電路應用於風力發電系統中的變流器結構時，可使機側電流和網側電流均為正弦波電流，並且諧波含量較小。相對于現有技術中的兩電平對稱結構或三電平對稱結構，本發明的變流器結構可降低系統損耗，提高系統的運轉效率，並且還可較好地抑制諧波電流和EMI干擾，減小變流器結構所使用的功率器件數量，降低成本。
本揭示內容之一態樣係在於提供一種變流器結構，包括一機側變流器、一網側變流器和一直流母線存儲單元。該機側變流器具有一直流側和一交流側，該機側變流器的交流側連接至一電機。該網側變流器具有一直流側和一交流側，該網側變流器的交流側連接至一交流電網。該直流母線存儲單元電性連接至該機側變流器之直流側和該網側變流器之直流側，用以存儲一直流電壓。該機側變流器包括至少一開關，該網側變流器包括至少一開關。該機側變流器與該網側變流器採用非對稱結構。
在一實施例中，該機側變流器和該網側變流器中之一者為一兩電平結構，另一者為一三電平結構。
在一實施例中，該機側變流器和該網側變流器中各自的開關型號不同。
在一實施例中，該機側變流器和該網側變流器的電路連接方式不同。進一步，機側變流器和網側變流器均為三電平結構。
此外，該變流器結構還包括一機側控制電路，該機側控制電路包括一功率調節器和一電流調節器。該功率調節器用以根據反映該電機當前功率的參數和一給定參數，輸出一電流指令信號。該電流調節器用以根據來自電機的三相電流信號和該電流指令信號，輸出一PWM控制信號。其中，該機側控制電路藉由該PWM控制信號控制該機側變流器的開關的導通與關斷。
在一實施例中，該機側控制電路還包括一功率比較器。該功率比較器設置於電機和功率調節器之間，用以接收反映電機當前功率的參數和所述給定參數，並輸出一差值至該功率調節器。在另一實施例中，該機側控制電路還包括一電流比較器。該電流比較器設置於功率調節器和電流調節器之間，用以接收該電流指令信號和該三相電流信號，並輸出一電流差值至電流調節器。
此外，反映電機當前功率的參數包括電機功率、電機轉速和電機轉矩。
在一實施例中，該變流器結構還包括一網側控制電路，該網側控制電路包括一電壓調節器和一電流調節器。該電壓調節器用以根據該直流電壓和一參考電壓，並輸出一電流指令信號。該電流調節器用以根據來自交流電網的三相電流信號和該電流指令信號，並輸出一PWM控制信號。其中，該網側控制電路藉由該PWM控制信號來控制該網側變流器中的開關的導通與關斷。
在一實施例中，該網側控制電路還包括一電壓比較器。該電壓比較器用以接收該直流電壓和該參考電壓，並輸出一電壓差值至該電壓調節器。在另一實施例中，該網側控制電路還包括一電流比較器。該電流比較器設置於該電壓調節器和該電流調節器之間，用以接收該電流指令信號和該三相電流信號，並輸出一電流差值至該電流調節器。
在一實施例中，該變流器結構還包括一濾波器，設置於網側變流器的交流側與交流電網之間。
本揭示內容之一態樣係在於提供一種可雙向傳遞能量的功率電路，適用於一風力發電系統。該功率電路包括一第一變換器、一第二變換器和一直流母線存儲單元。該第一變換器具有一交流輸入側和一直流輸出側，用以將一交流電變換為一直流電。該第二變換器具有一直流輸入側和一交流輸出側，用以將該直流電變換為另一交流電。該直流母線存儲單元電性連接至該第一變換器的直流輸出側和該第二變換器的直流輸入側。其中，第一變換器包括至少一開關，第二變換器包括至少一開關，第一變換器的電平數、開關型號和/或電路連接形式不同於第二變換器的電平數、開關型號和/或電路連接形式。
在一實施例中，第一變換器和第二變換器中之一者為一兩電平結構，另一者為一三電平結構。
在一實施例中，當第一變換器和第二變換器的電路連接形式不同時，第一變換器和第二變換器均為三電平結構。
在一實施例中，該風力發電系統的功率等級介於10kW至100kW之間。
此外，當風力發電系統中的能量從風機傳遞至交流電網時，第一變換器電性連接至風機，第二變換器電性連接至交流電網。
此外，當風力發電系統中的能量從交流電網傳遞至風機時，第一變換器電性連接至交流電網，第二變換器電性連接至風機。
本揭示內容之一態樣係在於提供一種風力發電系統，包括一風機和一變流器模組，該變流器模組包括上述至少一變流器結構。
在一實施例中，風力發電系統的功率等級介於10kW至100kW之間。
在一實施例中，變流器模組包括一第一變流器結構和一第二變流器結構。該第一變流器結構的機側變流器的交流側與該第二變流器結構的機側變流器的交流側並聯。該第一變流器結構的網側變流器的交流側與該第二變流器結構的網側變流器的交流側並聯。進一步，第一變流器結構的網側變流器經由一第一濾波器連接至一交流電網。該第二變流器結構的網側變流器經由一第二濾波器連接至交流電網。
採用本發明的基於非對稱形式的功率電路、變流器結構及包含該變流器結構的風力發電系統，藉由功率電路中的第一變換器和第二變換器各自的電平數、開關型號和/或電路連接形式的不同從而靈活地設計和優化該功率電路結構。此外，當該功率電路應用於風力發電系統中的變流器結構時，可使機側電流和網側電流均為正弦波電流，並且諧波含量較小。相對于現有技術中的兩電平對稱結構或三電平對稱結構，本發明的變流器結構可降低系統損耗，提高系統的運轉效率，並且還可較好地抑制諧波電流和EMI干擾，減小變流器結構所使用的功率器件數量，降低成本。
為了使本申請所揭示之技術內容更加詳盡與完備，可參照附圖以及本發明之下述各種具體實施例，附圖中相同之標記代表相同或相似之組件。然而，本領域的普通技術人員應當理解，下文中所提供的實施例並非用來限制本發明所涵蓋之範圍。此外，附圖僅僅用於示意性地加以說明，未依照其原尺寸進行繪製。
於本申請的具體實施方式部分與專利申請範圍部分，涉及『耦接(coupled with)』之描述，其可泛指一元件透過其他元件而間接連接至另一元件，或是一元件無須透過其他元件而直接連接至另一元件。
於本申請的具體實施方式部分與專利申請範圍部分，除非文中對於冠詞有所特別限定，否則『一』與『該』可泛指單個或多個。
本文中所使用的『約』、『大約』或『大致』用以修飾任何可些微變化的數量，但這種些微變化並不會改變其本質。於實施方式中若無特別說明，則代表以『約』、『大約』或『大致』所修飾之數值的誤差範圍一般是容許在百分之二十以內，較佳地是在百分之十以內，而更佳地則是在百分之五以內。
第1圖繪示依據本發明的一具體實施方式的變流器結構示意圖。參照第1圖，該變流器結構包括一機側變流器10、一網側變流器20以及一直流母線存儲單元30。其中，機側變流器10具有一直流側和一交流側，該機側變流器10的交流側連接至一電機40。該網側變流器20也具有一直流側和一交流側，該網側變流器20的交流側連接至一交流電網50。直流母線存儲單元30電性連接至機側變流器10的直流側和網側變流器20的直流側，用以存儲一直流電壓。
需要指出的是，本發明的變流器結構與習知技術的變流器結構不同，其機側變流器10與網側變流器20採用非對稱結構。在此，術語『非對稱結構』包括但不限於，機側變流器10和網側變流器20各自的電平(level)數量不同，機側變流器10和網側變流器20各自的開關型號和/或開關耐壓值不同，機側變流器10和網側變流器20各自的電路連接方式不同。本領域技術人員應能理解，上述機側變流器與網側變流器採用非對稱結構的情形僅為舉例，其他現有的或今後可能出現的機側變流器與網側變流器採用非對稱結構的情形如可適用于本發明，也應包含在本發明保護範圍以內，並以引用方式包含於此。
在一具體實施例中，機側變流器10為一兩電平結構，且網側變流器20為一三電平結構。在另一具體實施例中，機側變流器10為一三電平結構，且網側變流器20為一兩電平結構。應當理解，當用於風力發電系統的背靠背變流器包括機側變流器10和網側變流器20時，可根據電機或交流電網的實際情形，靈活選擇相應的電平結構。例如，若變流器結構包括一兩電平整流/逆變電路和一三電平整流/逆變電路，可將兩電平整流電路作為該機側變流器10，而將三電平逆變電路作為該網側變流器20。又如，若變流器結構包括一兩電平整流/逆變電路和一三電平整流/逆變電路，可將三電平整流電路作為該機側變流器10，而將兩電平逆變電路作為該網側變流器20。
在另一實施例中，該機側變流器10中的開關型號與該網側變流器20中的開關型號不同。例如，該機側變流器10中選用的開關的開關頻率較高，而該網側變流器20中選用的開關的開關頻率較低。又如，該機側變流器10中選用的開關的耐壓值較高，而該網側變流器20中選用的開關的耐壓值較低。
第2圖繪示第1圖的變流器結構中，具有不同電平結構的機側變流器和網側變流器的電路連接的一具體實施例。
參照第2圖，機側變流器10和網側變流器20在電平數目上呈現非對稱方式。具體地，機側變流器10中的每一橋臂包括兩個開關，如：閘極絕緣雙載子型電晶體（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT），並且彼此串聯的開關的共同節點分別電性連接至電機40。當電機40向電網50傳遞能量時，該機側變流器10用作為三相整流橋，從而將電機輸出的交流電整流為一直流電。相應地，網側變流器20中的每一橋臂包括四個開關，如IGBT S1~S4為第一橋臂，IGBT S5~S8為第二橋臂，IGBT S9~S12為第三橋臂。當電機40向電網50傳遞能量時，該網側變流器20用作三相逆變橋，從而將該直流電逆變為幅值和頻率與交流電網50相一致的交流電。以直流母線存儲單元而言，其包括電容器元件（如第2圖所示），若電容器兩端的直流電壓為Udc，則第2圖中的網側變流器20的直流輸入側包括三種電平方式，即(+1/2)Udc、0和(-1/2)Udc，因而該網側變流器20也可稱之為三電平結構。
在一具體實施例中，該變流器結構還包括一濾波器，該濾波器設置於網側變流器20的交流側與交流電網50之間，以濾除交流電中的諧波成分。
再次參照第2圖，在一些實施例中，機側變流器10採用三相全橋的兩電平拓撲（topology），通過脈衝寬度調變（PWM）控制信號使機側電流為正弦波電流，通常情況下，由於發電機的等效感抗非常大，例如，20kW的電機其等效感抗一般為18mH~40mH，使機側變流器10工作於較低的開關頻率下（如2kHz~4kHz），就可獲得較小的紋波電流。此外，開關損耗與開關頻率成正比，因而機側變流器10的開關損耗也較低，進而可提升機側變流器10的效率。針對網側變流器20，其採用三相全橋的三電平結構，配合較高的開關頻率，可使輸出電流中的諧波含量少，紋波電流小。與採用兩電平結構的傳統網側變流器相比，相同開關頻率下，三電平全橋架構的網側變流器的電流紋波相對較小，輸出濾波電感也相對較小，進而使網側變流器20和後級的濾波線路損耗也較小。因此，該非對稱的電路結構優化了網側變流器和機側變流器各自的開關頻率，還可簡化網側變流器輸出濾波器的設計過程，使風力發電系統整體的損耗相對於對稱式兩電平變流器結構或對稱式三電平變流器結構大大降低。
第3圖繪示第1圖的變流器結構中，具有不同電平結構的機側變流器和網側變流器的電路連接的另一具體實施例。
參照第3圖，機側變流器10和網側變流器20在電平數目上呈現非對稱方式。具體地，機側變流器10中的每一橋臂包括兩個開關，如IGBT，並且彼此串聯的開關的共同節點分別電性連接至電機40。網側變流器20中的每一橋臂包括四個開關，如IGBT S1~S4為第一橋臂，IGBT S5~S8為第二橋臂，IGBT S9~S12為第三橋臂。若直流母線存儲單元（包含電容器）的兩端的直流電壓為Udc，則第3圖中的網側變流器20的直流輸入側包括三種電平方式，即，(+1/2)Udc，0和(-1/2)Udc，因而該網側變流器20也可稱之為三電平結構。由於機側變流器10為一兩電平結構，則該變流器結構整體上為非對稱結構。
將第3圖與第2圖進行對比，第3圖中的網側變流器20與第2圖中的網側變流器20均為三電平結構，且開關的數量也相同（均為12個），控制方式也一致。但是，由於電路連接方式的差異，在網側變流器各自的工作過程中，第3圖中的網側變流器20的主開關S1、S4、S5、S8、S9和S12的耐壓值為第2圖中的網側變流器20的主開關S1、S4、S5、S8、S9和S12的耐壓值的兩倍。一般來說，耐壓值越高，功率開關的價格成本越高，因此，第3圖的網側變流器20的電路架構的實用性比第2圖的網側變流器20稍弱。
在一具體實施例中，該變流器結構還包括一濾波器，該濾波器設置於網側變流器20的交流側與交流電網50之間。
第4圖繪示第1圖的變流器結構中，具有不同電路連接方式的機側變流器和網側變流器的電路連接的又一具體實施例。
不同於第2圖和第3圖，在第4圖中，機側變流器10和網側變流器20均採用三電平結構。然而，機側變流器10和網側變流器20各自的電路連接方式不同。如上述第3圖所示，機側變流器10中的一部分功率開關的耐壓值不同於網側變流器20中的一部分功率開關的耐壓值，因而該變流器結構中的機側變流器10和網側變流器20也屬於不對稱結構的示意性實施例。
應當理解，在其他的一些具體實施例中，當機側變流器10和網側變流器20各自的電路連接方式不同時，機側變流器10和網側變流器20既可以採用相同的電平數目（如均為兩電平或三電平），也可以採用不同的電平數目（如，一個為兩電平且另一個為三電平）。
第5圖繪示第2圖中的變流器結構中，對於機側變流器和網側變流器進行控制的電路原理示意圖。
參照第5圖，該變流器結構還包括一機側控制電路。該機側控制電路包括一功率調節器TR和一電流調節器CR。該功率調節器TR用於根據反映電機當前功率的參數和一給定參數，從而輸出一電流指令信號。在此，反映電機當前功率的參數包括電機功率P、電機轉速S和電機轉矩T。例如，功率調節器TR根據電機轉矩和給定轉矩，然後根據該電機轉矩和給定轉矩來輸出電機側電流指令信號。電流調節器CR根據來自電機40的三相電流信號和電機側電流指令信號，輸出一PWM控制信號。該機側控制電路藉由PWM控制信號來控制機側變流器10中的功率開關的導通與關斷。
在一具體實施例中，該機側控制電路還包括一功率比較器，設置於電機40和功率調節器TR之間，用於接收反映電機當前功率的參數和給定參數，並輸出一差值至功率調節器TR。
在一具體實施例中，該機側控制電路還包括一電流比較器，設置於功率調節器TR和電流調節器CR之間，用於接收電機側電流指令信號和三相電流信號，並輸出一電流差值至電流調節器CR。
再次參照第5圖，該變流器結構還包括一網側控制電路。該網側控制電路包括一電壓調節器VR和一電流調節器CR。其中，電壓調節器VR根據來自直流母線存儲單元30的直流電壓Udc和一參考電壓，並輸出一電網側電流指令信號。電流調節器CR根據來自交流電網的三相電流信號和電網側電流指令信號，並輸出一PWM控制信號。該網側控制電路藉由該PWM控制信號來控制網側變流器20中的功率開關的導通與關斷。
在一具體實施例中，該網側控制電路還包括一電壓比較器，用於接收直流電壓Udc和參考電壓，並輸出一電壓差值至電壓調節器VR。
在一具體實施例中，該網側控制電路還包括一電流比較器，設置於電壓調節器VR和電流調節器CR之間，用於接收電網側電流指令信號和三相電流信號，並輸出一電流差值至電流調節器CR。
此外，該變流器結構還包括一濾波器，該濾波器設置於網側變流器20的交流側與交流電網50之間，以濾除交流電中的諧波成分。
第6圖繪示依據本發明的另一具體實施方式，可雙向傳遞能量的功率電路的結構示意圖。
參照第6圖，可雙向傳遞能量的功率電路包括一第一變換器610、一第二變換器620和一直流母線存儲單元630。其中，第一變換器610具有一交流輸入側和一直流輸出側，用於將一交流電變換為一直流電。第二變換器620具有一直流輸入側和一交流輸出側，用於將該直流電變換為另一交流電。直流母線存儲單元630電性連接至第一變換器610的直流輸出側和第二變換器620的直流輸入側。並且，第一變換器610的電平數、開關型號和/或電路連接形式不同於第二變換器620的電平數、開關型號和/或電路連接形式。
需要指出的是，當風力發電系統中的能量從電機640（或稱風機）傳遞至交流電網650時，第一變換器610電性連接至電機640（或稱風機），第二變換器620電性連接至交流電網650。然而，在其他的一些實施例中，當風力發電系統中的能量從交流電網650傳遞至電機640（或稱風機）時，第一變換器和第二變換器的位置可互換，此時，第一變換器620電性連接至交流電網650，第二變換器610電性連接至電機640（或稱風機）。
在一具體實施例中，第一變換器610和第二變換器620中之一者為一兩電平結構，另一者為一三電平結構。
在一具體實施例中，當第一變換器610和第二變換器620的電路連接形式不同時，第一變換器610和第二變換器620可均為三電平結構。
此外，可雙向傳遞能量的該功率電路應用於風力發電系統時，該風力發電系統的功率等級可介於10kW至100kW之間。
第7圖繪示依據本發明的又一具體實施方式，變流器結構並聯拓撲應用於風力發電系統的電路結構示意圖。
參照第7圖，該風力發電系統包括一電機70（或稱風機）和一變流器模組。該變流器模組包括一第一變流器結構和一第二變流器結構。其中，該第一變流器結構包括機側變流器710和網側變流器712，該第二變流器結構包括機側變流器720和網側變流器722，並且機側變流器710的交流側與機側變流器720的交流側並聯連接，網側變流器712的交流側與網側變流器722的交流側並聯連接。在一些實施例中，該風力發電系統的功率等級介於10kW至100kW之間。
應當理解，在其他的實施例中，該變流器模組還可包括兩組以上的變流器結構，並且每一變流器結構各自的機側變流器的交流側並聯連接，以及每一變流器結構各自的網側變流器的交流側並聯連接。該變流器結構在上述第2圖至第5圖已示意性進行了詳細說明，為描述方便起見，此處不再贅述。
在一具體實施例中，第一變流器結構的網側變流器712經由一第一濾波器連接至交流電網80，第二變流器結構的網側變流器722經由一第二濾波器連接至交流電網80。
採用本發明的基於非對稱形式的功率電路、變流器結構及包含該變流器結構的風力發電系統，藉由功率電路中的第一變換器和第二變換器各自的電平數、開關型號和/或電路連接形式的不同從而靈活地設計和優化該功率電路結構。此外，當該功率電路應用於風力發電系統中的變流器結構時，可使機側電流和網側電流均為正弦波電流，並且諧波含量較小。相對于現有技術中的兩電平對稱結構或三電平對稱結構，本發明的變流器結構可降低系統損耗，提高系統的運轉效率，並且還可較好地抑制諧波電流和EMI干擾，減小變流器結構所使用的功率器件數量，降低成本。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
於本申請的具體實施方式部分與專利申請範圍部分，涉及『耦接(coupled with)』之描述，其可泛指一元件透過其他元件而間接連接至另一元件，或是一元件無須透過其他元件而直接連接至另一元件。
於本申請的具體實施方式部分與專利申請範圍部分，除非文中對於冠詞有所特別限定，否則『一』與『該』可泛指單個或多個。
本文中所使用的『約』、『大約』或『大致』用以修飾任何可些微變化的數量，但這種些微變化並不會改變其本質。於實施方式中若無特別說明，則代表以『約』、『大約』或『大致』所修飾之數值的誤差範圍一般是容許在百分之二十以內，較佳地是在百分之十以內，而更佳地則是在百分之五以內。
第1圖繪示依據本發明的一具體實施方式的變流器結構示意圖。參照第1圖，該變流器結構包括一機側變流器10、一網側變流器20以及一直流母線存儲單元30。其中，機側變流器10具有一直流側和一交流側，該機側變流器10的交流側連接至一電機40。該網側變流器20也具有一直流側和一交流側，該網側變流器20的交流側連接至一交流電網50。直流母線存儲單元30電性連接至機側變流器10的直流側和網側變流器20的直流側，用以存儲一直流電壓。
需要指出的是，本發明的變流器結構與習知技術的變流器結構不同，其機側變流器10與網側變流器20採用非對稱結構。在此，術語『非對稱結構』包括但不限於，機側變流器10和網側變流器20各自的電平(level)數量不同，機側變流器10和網側變流器20各自的開關型號和/或開關耐壓值不同，機側變流器10和網側變流器20各自的電路連接方式不同。本領域技術人員應能理解，上述機側變流器與網側變流器採用非對稱結構的情形僅為舉例，其他現有的或今後可能出現的機側變流器與網側變流器採用非對稱結構的情形如可適用于本發明，也應包含在本發明保護範圍以內，並以引用方式包含於此。
在一具體實施例中，機側變流器10為一兩電平結構，且網側變流器20為一三電平結構。在另一具體實施例中，機側變流器10為一三電平結構，且網側變流器20為一兩電平結構。應當理解，當用於風力發電系統的背靠背變流器包括機側變流器10和網側變流器20時，可根據電機或交流電網的實際情形，靈活選擇相應的電平結構。例如，若變流器結構包括一兩電平整流/逆變電路和一三電平整流/逆變電路，可將兩電平整流電路作為該機側變流器10，而將三電平逆變電路作為該網側變流器20。又如，若變流器結構包括一兩電平整流/逆變電路和一三電平整流/逆變電路，可將三電平整流電路作為該機側變流器10，而將兩電平逆變電路作為該網側變流器20。
在另一實施例中，該機側變流器10中的開關型號與該網側變流器20中的開關型號不同。例如，該機側變流器10中選用的開關的開關頻率較高，而該網側變流器20中選用的開關的開關頻率較低。又如，該機側變流器10中選用的開關的耐壓值較高，而該網側變流器20中選用的開關的耐壓值較低。
第2圖繪示第1圖的變流器結構中，具有不同電平結構的機側變流器和網側變流器的電路連接的一具體實施例。
參照第2圖，機側變流器10和網側變流器20在電平數目上呈現非對稱方式。具體地，機側變流器10中的每一橋臂包括兩個開關，如：閘極絕緣雙載子型電晶體（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT），並且彼此串聯的開關的共同節點分別電性連接至電機40。當電機40向電網50傳遞能量時，該機側變流器10用作為三相整流橋，從而將電機輸出的交流電整流為一直流電。相應地，網側變流器20中的每一橋臂包括四個開關，如IGBT S1~S4為第一橋臂，IGBT S5~S8為第二橋臂，IGBT S9~S12為第三橋臂。當電機40向電網50傳遞能量時，該網側變流器20用作三相逆變橋，從而將該直流電逆變為幅值和頻率與交流電網50相一致的交流電。以直流母線存儲單元而言，其包括電容器元件（如第2圖所示），若電容器兩端的直流電壓為Udc，則第2圖中的網側變流器20的直流輸入側包括三種電平方式，即(+1/2)Udc、0和(-1/2)Udc，因而該網側變流器20也可稱之為三電平結構。
在一具體實施例中，該變流器結構還包括一濾波器，該濾波器設置於網側變流器20的交流側與交流電網50之間，以濾除交流電中的諧波成分。
再次參照第2圖，在一些實施例中，機側變流器10採用三相全橋的兩電平拓撲（topology），通過脈衝寬度調變（PWM）控制信號使機側電流為正弦波電流，通常情況下，由於發電機的等效感抗非常大，例如，20kW的電機其等效感抗一般為18mH~40mH，使機側變流器10工作於較低的開關頻率下（如2kHz~4kHz），就可獲得較小的紋波電流。此外，開關損耗與開關頻率成正比，因而機側變流器10的開關損耗也較低，進而可提升機側變流器10的效率。針對網側變流器20，其採用三相全橋的三電平結構，配合較高的開關頻率，可使輸出電流中的諧波含量少，紋波電流小。與採用兩電平結構的傳統網側變流器相比，相同開關頻率下，三電平全橋架構的網側變流器的電流紋波相對較小，輸出濾波電感也相對較小，進而使網側變流器20和後級的濾波線路損耗也較小。因此，該非對稱的電路結構優化了網側變流器和機側變流器各自的開關頻率，還可簡化網側變流器輸出濾波器的設計過程，使風力發電系統整體的損耗相對於對稱式兩電平變流器結構或對稱式三電平變流器結構大大降低。
第3圖繪示第1圖的變流器結構中，具有不同電平結構的機側變流器和網側變流器的電路連接的另一具體實施例。
參照第3圖，機側變流器10和網側變流器20在電平數目上呈現非對稱方式。具體地，機側變流器10中的每一橋臂包括兩個開關，如IGBT，並且彼此串聯的開關的共同節點分別電性連接至電機40。網側變流器20中的每一橋臂包括四個開關，如IGBT S1~S4為第一橋臂，IGBT S5~S8為第二橋臂，IGBT S9~S12為第三橋臂。若直流母線存儲單元（包含電容器）的兩端的直流電壓為Udc，則第3圖中的網側變流器20的直流輸入側包括三種電平方式，即，(+1/2)Udc，0和(-1/2)Udc，因而該網側變流器20也可稱之為三電平結構。由於機側變流器10為一兩電平結構，則該變流器結構整體上為非對稱結構。
將第3圖與第2圖進行對比，第3圖中的網側變流器20與第2圖中的網側變流器20均為三電平結構，且開關的數量也相同（均為12個），控制方式也一致。但是，由於電路連接方式的差異，在網側變流器各自的工作過程中，第3圖中的網側變流器20的主開關S1、S4、S5、S8、S9和S12的耐壓值為第2圖中的網側變流器20的主開關S1、S4、S5、S8、S9和S12的耐壓值的兩倍。一般來說，耐壓值越高，功率開關的價格成本越高，因此，第3圖的網側變流器20的電路架構的實用性比第2圖的網側變流器20稍弱。
在一具體實施例中，該變流器結構還包括一濾波器，該濾波器設置於網側變流器20的交流側與交流電網50之間。
第4圖繪示第1圖的變流器結構中，具有不同電路連接方式的機側變流器和網側變流器的電路連接的又一具體實施例。
不同於第2圖和第3圖，在第4圖中，機側變流器10和網側變流器20均採用三電平結構。然而，機側變流器10和網側變流器20各自的電路連接方式不同。如上述第3圖所示，機側變流器10中的一部分功率開關的耐壓值不同於網側變流器20中的一部分功率開關的耐壓值，因而該變流器結構中的機側變流器10和網側變流器20也屬於不對稱結構的示意性實施例。
應當理解，在其他的一些具體實施例中，當機側變流器10和網側變流器20各自的電路連接方式不同時，機側變流器10和網側變流器20既可以採用相同的電平數目（如均為兩電平或三電平），也可以採用不同的電平數目（如，一個為兩電平且另一個為三電平）。
第5圖繪示第2圖中的變流器結構中，對於機側變流器和網側變流器進行控制的電路原理示意圖。
參照第5圖，該變流器結構還包括一機側控制電路。該機側控制電路包括一功率調節器TR和一電流調節器CR。該功率調節器TR用於根據反映電機當前功率的參數和一給定參數，從而輸出一電流指令信號。在此，反映電機當前功率的參數包括電機功率P、電機轉速S和電機轉矩T。例如，功率調節器TR根據電機轉矩和給定轉矩，然後根據該電機轉矩和給定轉矩來輸出電機側電流指令信號。電流調節器CR根據來自電機40的三相電流信號和電機側電流指令信號，輸出一PWM控制信號。該機側控制電路藉由PWM控制信號來控制機側變流器10中的功率開關的導通與關斷。
在一具體實施例中，該機側控制電路還包括一功率比較器，設置於電機40和功率調節器TR之間，用於接收反映電機當前功率的參數和給定參數，並輸出一差值至功率調節器TR。
在一具體實施例中，該機側控制電路還包括一電流比較器，設置於功率調節器TR和電流調節器CR之間，用於接收電機側電流指令信號和三相電流信號，並輸出一電流差值至電流調節器CR。
再次參照第5圖，該變流器結構還包括一網側控制電路。該網側控制電路包括一電壓調節器VR和一電流調節器CR。其中，電壓調節器VR根據來自直流母線存儲單元30的直流電壓Udc和一參考電壓，並輸出一電網側電流指令信號。電流調節器CR根據來自交流電網的三相電流信號和電網側電流指令信號，並輸出一PWM控制信號。該網側控制電路藉由該PWM控制信號來控制網側變流器20中的功率開關的導通與關斷。
在一具體實施例中，該網側控制電路還包括一電壓比較器，用於接收直流電壓Udc和參考電壓，並輸出一電壓差值至電壓調節器VR。
在一具體實施例中，該網側控制電路還包括一電流比較器，設置於電壓調節器VR和電流調節器CR之間，用於接收電網側電流指令信號和三相電流信號，並輸出一電流差值至電流調節器CR。
此外，該變流器結構還包括一濾波器，該濾波器設置於網側變流器20的交流側與交流電網50之間，以濾除交流電中的諧波成分。
第6圖繪示依據本發明的另一具體實施方式，可雙向傳遞能量的功率電路的結構示意圖。
參照第6圖，可雙向傳遞能量的功率電路包括一第一變換器610、一第二變換器620和一直流母線存儲單元630。其中，第一變換器610具有一交流輸入側和一直流輸出側，用於將一交流電變換為一直流電。第二變換器620具有一直流輸入側和一交流輸出側，用於將該直流電變換為另一交流電。直流母線存儲單元630電性連接至第一變換器610的直流輸出側和第二變換器620的直流輸入側。並且，第一變換器610的電平數、開關型號和/或電路連接形式不同於第二變換器620的電平數、開關型號和/或電路連接形式。
需要指出的是，當風力發電系統中的能量從電機640（或稱風機）傳遞至交流電網650時，第一變換器610電性連接至電機640（或稱風機），第二變換器620電性連接至交流電網650。然而，在其他的一些實施例中，當風力發電系統中的能量從交流電網650傳遞至電機640（或稱風機）時，第一變換器和第二變換器的位置可互換，此時，第一變換器620電性連接至交流電網650，第二變換器610電性連接至電機640（或稱風機）。
在一具體實施例中，第一變換器610和第二變換器620中之一者為一兩電平結構，另一者為一三電平結構。
在一具體實施例中，當第一變換器610和第二變換器620的電路連接形式不同時，第一變換器610和第二變換器620可均為三電平結構。
此外，可雙向傳遞能量的該功率電路應用於風力發電系統時，該風力發電系統的功率等級可介於10kW至100kW之間。
第7圖繪示依據本發明的又一具體實施方式，變流器結構並聯拓撲應用於風力發電系統的電路結構示意圖。
參照第7圖，該風力發電系統包括一電機70（或稱風機）和一變流器模組。該變流器模組包括一第一變流器結構和一第二變流器結構。其中，該第一變流器結構包括機側變流器710和網側變流器712，該第二變流器結構包括機側變流器720和網側變流器722，並且機側變流器710的交流側與機側變流器720的交流側並聯連接，網側變流器712的交流側與網側變流器722的交流側並聯連接。在一些實施例中，該風力發電系統的功率等級介於10kW至100kW之間。
應當理解，在其他的實施例中，該變流器模組還可包括兩組以上的變流器結構，並且每一變流器結構各自的機側變流器的交流側並聯連接，以及每一變流器結構各自的網側變流器的交流側並聯連接。該變流器結構在上述第2圖至第5圖已示意性進行了詳細說明，為描述方便起見，此處不再贅述。
在一具體實施例中，第一變流器結構的網側變流器712經由一第一濾波器連接至交流電網80，第二變流器結構的網側變流器722經由一第二濾波器連接至交流電網80。
採用本發明的基於非對稱形式的功率電路、變流器結構及包含該變流器結構的風力發電系統，藉由功率電路中的第一變換器和第二變換器各自的電平數、開關型號和/或電路連接形式的不同從而靈活地設計和優化該功率電路結構。此外，當該功率電路應用於風力發電系統中的變流器結構時，可使機側電流和網側電流均為正弦波電流，並且諧波含量較小。相對于現有技術中的兩電平對稱結構或三電平對稱結構，本發明的變流器結構可降低系統損耗，提高系統的運轉效率，並且還可較好地抑制諧波電流和EMI干擾，減小變流器結構所使用的功率器件數量，降低成本。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10．．．機側變流器
20．．．網側變流器
30．．．直流母線存儲單元
40．．．電機
50．．．交流電網
S1~S4、S5~S8、S9~S12．．．IGBT
Udc．．．直流電壓
TR．．．功率調節器
CR．．．電流調節器
VR．．．電壓調節器
．．．電機側電流指令信號
．．．電網側電流指令信號
P．．．電機功率
S．．．電機轉速
T．．．電機轉矩
．．．電機轉矩
．．．給定轉矩
、、．．．來自電機的三相電流信號
．．．參考電壓
、、．．．來自交流電網的三相電流信號
610．．．第一變換器
620．．．第二變換器
630．．．直流母線存儲單元
640．．．電機
650．．．交流電網
70．．．電機
710、720．．．機側變流器
712、722．．．網側變流器
80．．．交流電網
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
第1圖係繪示依據本發明的一具體實施方式的變流器結構示意圖。
第2圖係繪示第1圖之變流器結構中，具有不同電平結構的機側變流器和網側變流器的電路連接的一具體實施例。
第3圖係繪示第1圖之變流器結構中，具有不同電平結構的機側變流器和網側變流器的電路連接的另一具體實施例。
第4圖係繪示第1圖之變流器結構中，具有不同電路連接方式的機側變流器和網側變流器的電路連接的又一具體實施例。
第5圖係繪示第2圖之變流器結構中，對於機側變流器和網側變流器進行控制的電路原理示意圖。
第6圖係繪示依據本發明的另一具體實施方式，可雙向傳遞能量的功率電路的結構示意圖。
第7圖係繪示依據本發明的又一具體實施方式，變流器結構並聯拓撲應用於風力發電系統的電路結構示意圖。
第1圖係繪示依據本發明的一具體實施方式的變流器結構示意圖。
第2圖係繪示第1圖之變流器結構中，具有不同電平結構的機側變流器和網側變流器的電路連接的一具體實施例。
第3圖係繪示第1圖之變流器結構中，具有不同電平結構的機側變流器和網側變流器的電路連接的另一具體實施例。
第4圖係繪示第1圖之變流器結構中，具有不同電路連接方式的機側變流器和網側變流器的電路連接的又一具體實施例。
第5圖係繪示第2圖之變流器結構中，對於機側變流器和網側變流器進行控制的電路原理示意圖。
第6圖係繪示依據本發明的另一具體實施方式，可雙向傳遞能量的功率電路的結構示意圖。
第7圖係繪示依據本發明的又一具體實施方式，變流器結構並聯拓撲應用於風力發電系統的電路結構示意圖。
10．．．機側變流器
20．．．網側變流器
40．．．電機
50．．．交流電網
S1~S4、S5~S8、S9~S12．．．IGBT
Claims (23)
- 一種變流器結構，包含：
一機側變流器，具有一直流側和一交流側，該機側變流器的交流側接至一電機；
一網側變流器，具有一直流側和一交流側，該網側變流器的交流側連接至一交流電網；以及
一直流母線存儲單元，電性連接至該機側變流器的直流側和該網側變流器的直流側，用以存儲一直流電壓；
其中，該機側變流器包括至少一開關，該網側變流器包括至少一開關，該機側變流器與該網側變流器採用非對稱結構。 - 根據請求項1所述之變流器結構，其中，該機側變流器和該網側變流器中之一者為一兩電平結構，另一者為一三電平結構。
- 根據請求項1所述之變流器結構，其中，該機側變流器和該網側變流器中各自的開關型號不同。
- 根據請求項1所述之變流器結構，其中，該機側變流器和該網側變流器的電路連接方式不同。
- 根據請求項4所述之變流器結構，其中，該機側變流器和該網側變流器均為三電平結構。
- 根據請求項1所述之變流器結構，其中，還包括一機側控制電路，該機側控制電路包括：
一功率調節器，用以根據反映該電機當前功率的參數和一給定參數，輸出一電流指令信號；以及
一電流調節器，用以根據來自該電機的三相電流信號和該電流指令信號，輸出一脈衝寬度調變控制信號，
其中，該機側控制電路藉由該脈衝寬度調變控制信號來控制該機側變流器中的開關的導通與關斷。 - 根據請求項6所述之變流器結構，其中，該機側控制電路還包括：
一功率比較器，設置於該電機和該功率調節器之間，用以接收該反映電機當前功率的參數和該給定參數，並輸出一差值至該功率調節器。 - 根據請求項6所述之變流器結構，其中，該機側控制電路還包括：
一電流比較器，設置於該功率調節器和該電流調節器之間，用以接收該電流指令信號和該三相電流信號，並輸出一電流差值至該電流調節器。 - 根據請求項6所述之變流器結構，其中，反映該電機當前功率的參數包括電機功率、電機轉速和電機轉矩。
- 根據請求項1所述之變流器結構，其中，還包括一網側控制電路，該網側控制電路包括：
一電壓調節器，用以根據該直流電壓和一參考電壓，並輸出一電流指令信號；以及
一電流調節器，用以根據來自該交流電網的三相電流信號和該電流指令信號，並輸出一脈衝寬度調變控制信號，
其中，該網側控制電路藉由該脈衝寬度調變控制信號來控制該網側變流器中的開關的導通與關斷。 - 根據請求項10所述之變流器結構，其中，該網側控制電路還包括：
一電壓比較器，用以接收該直流電壓和該參考電壓，並輸出一電壓差值至該電壓調節器。 - 根據請求項10所述之變流器結構，其中，該網側控制電路還包括：
一電流比較器，設置於該電壓調節器和該電流調節器之間，用以接收該電流指令信號和該三相電流信號，並輸出一電流差值至該電流調節器。 - 根據請求項1所述之變流器結構，其中，還包括一濾波器，設置於該網側變流器的交流側與該交流電網之間。
- 一種可雙向傳遞能量的功率電路，適用於一風力發電系統，該功率電路包含：
一第一變換器，具有一交流輸入側和一直流輸出側，用以將一交流電變換為一直流電；
一第二變換器，具有一直流輸入側和一交流輸出側，用以將該直流電變換為另一交流電；及
一直流母線存儲單元，電性連接至該第一變換器的直流輸出側和該第二變換器的直流輸入側，
其中，該第一變換器包括至少一開關，該第二變換器包括至少一開關，該第一變換器的電平數、開關型號和/或電路連接形式不同於該第二變換器的電平數、開關型號和/或電路連接形式。 - 根據請求項14所述之功率電路，其中，該第一變換器和該第二變換器中之一者為一兩電平結構，另一者為一三電平結構。
- 根據請求項14所述之功率電路，其中，當該第一變換器和該第二變換器的電路連接形式不同時，該第一變換器和該第二變換器均為三電平結構。
- 根據請求項14所述之功率電路，其中，該風力發電系統的功率等級介於10kW至100kW之間。
- 根據請求項14所述之功率電路，其中，當該風力發電系統中的能量從風機傳遞至交流電網時，該第一變換器電性連接至該風機，該第二變換器電性連接至該交流電網。
- 根據請求項14所述之功率電路，其中，當該風力發電系統中的能量從交流電網傳遞至風機時，該第一變換器電性連接至該交流電網，該第二變換器電性連接至該風機。
- 一種風力發電系統，包括一風機和一變流器模組，其中，該變流器模組包括如請求項1所述之至少一變流器結構。
- 根據請求項20所述之風力發電系統，其中，該風力發電系統的功率等級介於10kW至100kW之間。
- 根據請求項20所述之風力發電系統，其中，該變流器模組包括一第一變流器結構和一第二變流器結構，該第一變流器結構的機側變流器的交流側與該第二變流器結構的機側變流器的交流側並聯，該第一變流器結構的網側變流器的交流側與該第二變流器結構的網側變流器的交流側並聯。
- 根據請求項22所述之風力發電系統，其中，該第一變流器結構的網側變流器經由一第一濾波器連接至一交流電網，該第二變流器結構的網側變流器經由一第二濾波器連接至該交流電網。
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