專利名稱：用于可調速風電機組中的變流裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于可調速風電機組中的變流裝置。發(fā)明背景可調速風力發(fā)電機組，也稱為變速恒頻風電機組，目前變速恒頻風電機組 發(fā)電機主要采用繞線式雙饋異步發(fā)電機和永磁同步發(fā)電機。雙饋發(fā)電機與鼠籠 異步發(fā)電機相比，雙饋電機結構復雜、有滑環(huán)、價格貴、維護量大，鼠籠發(fā)電 機是最簡單的發(fā)電機，定槳距失速型風電機組發(fā)電機通常采用鼠籠發(fā)電機，但 定槳距失速型風電機組機型無變流裝置，是非可調速的。目前可調速雙饋發(fā)電 機風電機組和永磁同步發(fā)電機風電機組的變流裝置主要采用四象限運行的雙 P碰變流器，其網(wǎng)側變流器和電機側變流器均采用全控型器件，以P麗方式運 行，采用四象限變流器的風電機組發(fā)電機存在可能運行在電動狀態(tài)的缺點，發(fā) 電機運行在電動狀態(tài)時風電機組不向電網(wǎng)送電反而從電網(wǎng)吸收電能。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服以上變速恒頻風電機組四象限變流器的不足之 處，提供一種發(fā)電機一象限運行的用于可調速風電機組中的變流裝置，使用該 變流裝置后，發(fā)電機只能工作在發(fā)電狀態(tài)而不能工作在電動狀態(tài)，電能只能一 個方向流動，即電能由發(fā)電機流向變流器然后送到電網(wǎng)。本發(fā)明的目的是通過以下方式實現(xiàn)的-本發(fā)明的變流裝置包括整流電路，其特征是整流電路與一個可控硅有源 逆變器或由一個以上的可控硅有源逆變器通過串并聯(lián)組合而成的可控硅有源逆 變電路聯(lián)接，且在可控硅有源逆變電路中串聯(lián)有直流電抗器。本發(fā)明的變流裝置用于可調速風電機組中，其整流電路與發(fā)電機聯(lián)接，可 控硅有源逆變電路與電網(wǎng)的變壓器聯(lián)接；風電機組中的發(fā)電機為鼠籠異步發(fā)電機或同步發(fā)電機。針對風電機組中的發(fā)電機的不同，本發(fā)明的變流裝置中整流電路可以采用 全控器件p麗逆變器或不控器件二極管整流器。本發(fā)明的優(yōu)點是使用該變流裝置后，發(fā)電機在一象限運行，發(fā)電機只能 工作在發(fā)電狀態(tài)而不能工作在電動狀態(tài)，電能只能一個方向流動，即電能由發(fā) 電機流向變流器然后送到電網(wǎng)。
圖1為鼠籠異步發(fā)電機可調速風電機組變流裝置聯(lián)接圖; 圖2為同步發(fā)電機可調速風電機組變流裝置聯(lián)接圖；圖3為同步發(fā)電機可調速風電機組速帶有升壓DC/DC變換器的變流裝置聯(lián) 接圖；圖4為具有直流母線的同步發(fā)電機可調速風電機組群變流裝置聯(lián)接圖。 圖5為具有直流母線的同步發(fā)電機可調速風電機組群多重化變流裝置聯(lián)接具體實施方式
參照附圖，本發(fā)明的變流裝置中電網(wǎng)側變流器采用半控器件可控硅有源逆 變器6。當變流裝置中直流電壓較高時，可控硅有源逆變器/ 角較小，功率因數(shù) 較高，當采用多重化技術可進一步提高功率因數(shù)。有源逆變器6是一個基本形 式，在風電機組實際應用中，可由多個有源逆變器6組合而成，使電流更大、 電壓更高、波形更好、諧波更小，有源逆變器6中的每一個可控硅支路可由多 個可控硅器件串并聯(lián)組成組件。在鼠籠異步發(fā)電機可調速風電機組變流裝置2 中，電機側采用全控器件PWM逆變器3，如圖1所示。在同步發(fā)電機可調速風 電機組變流裝置9中，電機側采用不控器件二極管整流器10，如圖2所示。為 了提高直流電壓使可控硅逆變器有較高的功率因數(shù)，在二極管整流器10和可控 硅有源逆變器6之間設置升壓DC/DC變換器12，如圖3所示。由于高壓直流輸 電(HVDC)輸電距離長，輸電不受電纜電容影響等優(yōu)點，風電場可采用高壓直 流輸電方式，直流母線18電壓范圍6KV 40KV，甚至更高，同步發(fā)電機8也同 樣采用高壓同步發(fā)電機，各風電機組可調速同步發(fā)電機變流器17輸出直流電 壓，直接相并聯(lián)，匯入直流母線18中，省去了風電機組旁變壓器，如圖4所示。 為了進一步提高可控硅逆變器功率因數(shù)，使電壓更高、波形更好、諧波更小， 除了在二極管整流器10輸出設置升壓DC/DC變換器外，采用多重化技術，用多 個可控硅有源逆變器6組合并采用不同組別變壓器7，構成具有直流母線的同 歩發(fā)電機可調速風電機組群多重化變流裝置，如圖5所示?？烧{速風電機組變 流裝置實現(xiàn)了風電機組發(fā)電機一象限可調速運行。實施例1:圖1所示的鼠籠異步發(fā)電機可調速風電機組變流裝置2連接在鼠籠異歩發(fā) 電機1和變壓器7之間，鼠籠異步發(fā)電機可調速風電機組變流裝置2由P麗逆 變器3、直流電容4、直流電抗器5和可控硅有源逆變器6組成，PWM逆變器3 和可控硅有源逆變器6之間聯(lián)接電容4和直流電抗器5。實施例2:圖2所示的同步發(fā)電機可調速風電機組變流裝置9連接在同步發(fā)電機8和 變壓器7之間，同步發(fā)電機可調速風電機組變流裝置9由二極管整流器IO、直 流電抗器5和可控硅有源逆變器6組成，二極管整流器10和可控硅有源逆變器 6之間連接有直流電抗器5。實施例3:圖3所示的同歩發(fā)電機可調速風電機組帶有升壓DC/DC變換器的變流裝置 11連接在同步發(fā)電機8和變壓器7之間，同步發(fā)電機可調速風電機組帶有升壓DC/DC變換器的變流裝置11由二極管整流器10、升壓DC/DC變換器12、直流 電抗器5和可控硅有源逆變器6組成，二極管整流器10和可控硅有源逆變器6 之間連接有升壓DC/DC變換器12和直流電抗器5;升壓DC/DC變換器12由電 感13、 二極管14、電子開關15和電容16組成。 實施例4:圖4所示的具有直流母線的同步發(fā)電機可調速風電機組群變流裝置17輸出 直流電匯入直流母線18，每臺風電機組同步發(fā)電機8與個變流裝置17相 連接，每臺風電機組包含一個變流裝置17，風電場由多臺風電機組構成，多個 變流裝置17輸出直流電并入風電場直流母線18，直流母線18是高壓直輸電 (HVDC)，電壓為6KV 40KV，甚至更高，電能經(jīng)過直流母線再通過直流電抗器 5和可控硅有源逆變器6送到變壓器7并入電網(wǎng)。實施例5:圖5所示的具有直流母線的同步發(fā)電機可調速風電機組群多重化變流裝置 連接圖，在二極管整流器10輸出設置升壓DC/DC變換器，用多個可控硅有源逆 變器6串聯(lián)組合并采用不同組別變壓器7，實現(xiàn)多重化可控硅有源逆變。直流電抗器5可以連接在可控硅有源逆變器6的共陽極端，也可以連接在 可控硅有源逆變器6的共陰極端。
權利要求
1、用于可調速風電機組中的變流裝置，包括整流電路，其特征是整流電路與一個可控硅有源逆變器或由一個以上的可控硅有源逆變器通過串并聯(lián)組合而成的可控硅有源逆變電路聯(lián)接，且在可控硅有源逆變電路中串聯(lián)有直流電抗器。
2、 根據(jù)權利要求1所述的變流裝置，其特征是整流電路采用全控器件 P麗逆變器或不控器件二極管整流器。
3、 根據(jù)權利要求1所述的變流裝置，其特征是直流電抗器連接在可控硅 有源逆變器的共陽極端，或連接在可控硅有源逆變器的共陰極端。
4、 根據(jù)權利要求1所述的變流裝置在可調速風電機組中的應用，其特征是 變流裝置的整流電路與發(fā)電機聯(lián)接，可控硅有源逆變電路與電網(wǎng)的變壓器聯(lián)接； 風電機組中的發(fā)電機為鼠籠異步發(fā)電機或同步發(fā)電機。
5、 根據(jù)權利要求4所述的變流裝置在可調速風電機組中的應用，其特征是 當風電機組中的發(fā)電機為鼠籠異步發(fā)電機時，變流裝置的整流電路采用P麗逆 變器，當風電機組中的發(fā)電機為同步發(fā)電機時，變流裝置的整流電路采用二極 管整流器。
6、 根據(jù)權利要求5所述的變流裝置在可調速風電機組中的應用，其特征是變流裝置由全控器件PWM逆變器、半控器件可控硅有源逆變器、電容和直流電抗器組成。
7、 根據(jù)權利要求5所述的變流裝置在可調速風電機組中的應用，其特征是變流裝置由不控器件二極管整流器、可控硅有源逆變器及直流電抗器組成。
8、 根據(jù)權利要求5所述的變流裝置在可調速風電機組中的應用，其特征是 變流裝置由二極管整流器、升壓DC/DC變換器、可控硅有源逆變器及直流電抗 器組成。
9、 根據(jù)權利要求5所述的變流裝置在可調速風電機組中的應用，其特征是變流裝置的整流電路的輸出端與直流母線連接，直流母線與直流電抗器和可控 硅有源逆變器連接。
10、 根據(jù)權利要求5所述的變流裝置在可調速風電機組中的應用，其特征 是變流裝置在二極管整流器輸出端設置升壓DC/DC變換器，用一個以上可控 硅有源逆變器組合并與相應組別的變壓器連接，實現(xiàn)多重化可控硅有源逆變。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于可調速風電機組中的變流裝置，包括整流電路，其特征是整流電路與一個可控硅有源逆變器或由一個以上的可控硅有源逆變器通過串并聯(lián)組合而成的可控硅有源逆變電路聯(lián)接，且在可控硅有源逆變電路中串聯(lián)有直流電抗器。其優(yōu)點是使用該變流裝置后，發(fā)電機在一象限運行，發(fā)電機只能工作在發(fā)電狀態(tài)而不能工作在電動狀態(tài)，電能只能一個方向流動，即電能由發(fā)電機流向變流器然后送到電網(wǎng)。
文檔編號H02M5/44GK101222185SQ20071030086
公開日2008年7月16日 申請日期2007年12月27日 優(yōu)先權日2007年12月27日
發(fā)明者魏毅立 申請人:包頭市愛能控制工程有限責任公司