本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，更具體地涉及一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的全功率變流器。

背景技術(shù)：

隨著能源危機(jī)的加劇，新能源的開發(fā)與利用已成為研究的熱點(diǎn)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，機(jī)械能帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，最終輸出交流電的電力設(shè)備。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組因風(fēng)量不穩(wěn)定，故其輸出的低頻交流電的電壓也不穩(wěn)定，通常將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出的低頻交流電能經(jīng)過整流轉(zhuǎn)變成直流電能，再經(jīng)過逆變電路將直流電能轉(zhuǎn)變成交流市電，才能保證穩(wěn)定使用。

目前的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用集中布局、一體化結(jié)構(gòu)的全功率變流器進(jìn)行能量的傳送與轉(zhuǎn)換。變流器整體位于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔底部位，采用背靠背結(jié)構(gòu)型式的交流-直流-交流的形式進(jìn)行電能的傳送與變換。這樣的變流器模塊集成化程度高，整套變流器系統(tǒng)均位于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔底位置，空間占比大、設(shè)備集中、運(yùn)維空間狹小，并且電能在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)部傳輸過程中采用交流形式，這使得塔筒內(nèi)使用的電纜數(shù)量多、損耗大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對以上的一個或多個問題，本發(fā)明提供了一種新的全功率變流器空間排列結(jié)構(gòu)，主要對整流單元與逆變單元進(jìn)行了空間上的分離：機(jī)側(cè)整流單元位于機(jī)艙平臺，網(wǎng)側(cè)逆變單元位于塔底平臺，從而整體優(yōu)化了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的布局，改善了變流器目前體積龐大、結(jié)構(gòu)集中、模塊維護(hù)更換空間狹小的問題，從根本上改變了變流器的結(jié)構(gòu)與形式；并且在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔筒內(nèi)使用直流形式進(jìn)行電能的傳輸，從而減小了線路能量損耗，降低了機(jī)組電纜的使用成本，簡化了機(jī)組塔筒內(nèi)的接線工藝。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的全功率變流器，包括：機(jī)艙變流系統(tǒng)，位于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)艙平臺，被配置為將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)出的低頻交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能；直流電能傳輸單元，位于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔筒內(nèi)，被配置為將直流電能從機(jī)艙變流系統(tǒng)傳輸?shù)剿鬃兞飨到y(tǒng)；以及塔底變流系統(tǒng)，位于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔底平臺，被配置為將直流電能轉(zhuǎn)換成符合電網(wǎng)要求的工頻交流電能。

在一個實(shí)施例中，機(jī)艙變流系統(tǒng)包括：機(jī)側(cè)整流單元，被配置為通過對低頻交流電能進(jìn)行整流，將低頻交流電能變換為直流電能；以及機(jī)側(cè)濾波單元，被配置為濾除機(jī)側(cè)整流單元中的IGBT高頻開關(guān)產(chǎn)生的諧波，以避免機(jī)側(cè)整流單元中的IGBT高頻開關(guān)產(chǎn)生的諧波對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生影響。

在一個實(shí)施例中，機(jī)側(cè)濾波單元是dU/dt濾波器。

在一個實(shí)施例中，直流電能傳輸單元包括：直流電能傳輸回路，被配置為將直流電能從機(jī)艙變流系統(tǒng)傳輸?shù)剿鬃兞飨到y(tǒng)；以及傳輸回路穩(wěn)壓單元，被配置為對直流電能傳輸回路進(jìn)行穩(wěn)壓。

在一個實(shí)施例中，直流電能傳輸回路是直流母線連接單元。

在一個實(shí)施例中，傳輸回路穩(wěn)壓單元是直流母線穩(wěn)壓電容單元。

在一個實(shí)施例中，塔底變流系統(tǒng)包括：網(wǎng)側(cè)逆變單元，被配置為將直流電能轉(zhuǎn)換為工頻交流電能；以及網(wǎng)側(cè)濾波單元，被配置為濾除網(wǎng)側(cè)逆變單元中的IGBT高頻開關(guān)產(chǎn)生的諧波，以避免網(wǎng)側(cè)逆變單元中的IGBT高頻開關(guān)產(chǎn)生的諧波對電網(wǎng)產(chǎn)生影響。

在一個實(shí)施例中，網(wǎng)側(cè)濾波單元是LCL濾波器。

在一個實(shí)施例中，該全功能變流器還包括：傳輸回路制動單元，位于塔底平臺，被配置為在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于低壓穿越狀態(tài)時吸收直流電能傳輸單元上傳輸?shù)闹绷麟娔堋?/p>

在一個實(shí)施例中，該全功率變流器，還包括：第一變流器可編程邏輯控制單元，位于塔底平臺，被配置為控制傳輸回路制動單元和網(wǎng)側(cè)逆變單元；以及第二變流器可編程邏輯控制單元，位于機(jī)艙平臺，被配置為控制機(jī)側(cè)整流單元。

在一個實(shí)施例中，第一變流器可編程邏輯控制單元和第二變流器可編程邏輯控制單元通過光纖進(jìn)行通信。

在一個實(shí)施例中，直流電能是±600V直流電能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對本發(fā)明實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面所描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是目前用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的典型變流器的結(jié)構(gòu)及位置的示意圖；

圖2是目前用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的全功率變流器的組成部分的示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的全功率變流器的示意圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的全功率變流器的電能流通示意圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的全功率變流器的控制系統(tǒng)的示意圖。

附圖標(biāo)記說明：200全功率變流器、210機(jī)側(cè)濾波單元、220整流單元、221機(jī)側(cè)控制單元、222機(jī)側(cè)IGBT功率核心單元、223直流母線支撐電容單元、230直流母線及制動單元、240逆變單元、241網(wǎng)側(cè)控制單元、242網(wǎng)側(cè)IGBT功率核心單元、243直流母線支撐電容單元、250網(wǎng)側(cè)濾波單元、260低頻交流電能傳輸電纜、270風(fēng)力發(fā)電機(jī)、280電網(wǎng)。

300全功率變流器、310機(jī)艙變流系統(tǒng)NCS、311機(jī)側(cè)整流單元、312機(jī)側(cè)濾波單元、320直流電能傳輸單元、321直流電能傳輸回路、322傳輸回路穩(wěn)壓單元、330塔底變流系統(tǒng)TCS、331網(wǎng)側(cè)逆變單元(TCI)、332網(wǎng)側(cè)濾波單元、340傳輸回路制動單元。

410機(jī)艙變流系統(tǒng)、411機(jī)側(cè)控制單元、412機(jī)側(cè)IGBT功率模塊單元、413機(jī)側(cè)濾波單元、420直流電能傳輸單元、421直流電能傳輸回路、422傳輸回路穩(wěn)壓單元、430塔底變流系統(tǒng)、431網(wǎng)側(cè)控制單元、432網(wǎng)側(cè)IGBT功率模塊單元、433網(wǎng)側(cè)濾波單元、440傳輸回路制動單元、450塔筒、460塔底平臺、470機(jī)艙平臺。

500控制系統(tǒng)、510塔底控制系統(tǒng)、511網(wǎng)側(cè)變流控制單元、512傳輸回路制動控制單元、513網(wǎng)側(cè)IGBT功率模塊單元、514制動IGBT功率模塊單元、515機(jī)組PLC、520機(jī)艙控制系統(tǒng)、521機(jī)艙變流控制單元、522機(jī)側(cè)IGBT功率模塊單元、523機(jī)艙控制系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的各個方面的特征和示例性實(shí)施例。在下面的詳細(xì)描述中，提出了許多具體細(xì)節(jié)，以便提供對本發(fā)明的全面理解。但是，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說很明顯的是，本發(fā)明可以在不需要這些具體細(xì)節(jié)中的一些細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。下面對實(shí)施例的描述僅僅是為了通過示出本發(fā)明的示例來提供對本發(fā)明的更好的理解。本發(fā)明決不限于下面所提出的任何具體配置和算法，而是在不脫離本發(fā)明的精神的前提下覆蓋了元素、部件和算法的任何修改、替換和改進(jìn)。在附圖和下面的描述中，沒有示出公知的結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便避免對本發(fā)明造成不必要的模糊。

現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實(shí)施方式。然而，示例實(shí)施方式能夠以多種形式實(shí)施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實(shí)施方式；相反，提供這些實(shí)施方式使得本發(fā)明更全面和完整，并將示例實(shí)施方式的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在圖中，為了清晰，可能夸大了區(qū)域和層的厚度。在圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的結(jié)構(gòu)，因而將省略它們的詳細(xì)描述。

此外，所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何合適的方式結(jié)合在一個或更多實(shí)施例中。在下面的描述中，提供許多具體細(xì)節(jié)從而給出對本發(fā)明的實(shí)施例的充分理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，可以實(shí)踐本發(fā)明的技術(shù)方案而沒有所述特定細(xì)節(jié)中的一個或更多，或者可以采用其它的方法、組元、材料等。在其它情況下，不詳細(xì)示出或描述公知結(jié)構(gòu)、材料或者操作以避免模糊本發(fā)明的主要技術(shù)創(chuàng)意。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本申請。

圖1是目前用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的典型變流器的結(jié)構(gòu)及位置的示意圖。如圖1所示，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用集中布局、一體化結(jié)構(gòu)的全功率變流器進(jìn)行能量的傳送與轉(zhuǎn)換。變流器整體位于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔底部位，采用背靠背結(jié)構(gòu)型式的交流-直流-交流的形式進(jìn)行電能的傳送與變換。該變流器以IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)作為主要功率元件，并且采用主動整流的方式進(jìn)行電能的變換。

這樣的變流器的缺陷在于：模塊集成化程度高、模塊獨(dú)立空間??；電能在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)部傳輸過程中采用交流形式，這使得塔筒內(nèi)使用的電纜數(shù)量多、損耗大；整套變流器系統(tǒng)均位于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔底位置，空間占比大、設(shè)備集中、運(yùn)維空間狹小。

圖2是目前用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的全功率變流器的組成部分的示意圖。如圖2所示，全功率變流器200包括：機(jī)側(cè)濾波單元210、整流單元220、直流母線及制動單元230、逆變單元240和網(wǎng)側(cè)濾波單元250。整流單元220包括：機(jī)側(cè)控制單元221、機(jī)側(cè)IGBT功率核心單元222、直流母線支撐電容單元223。逆變單元240包括：網(wǎng)側(cè)控制單元241、網(wǎng)側(cè)IGBT功率核心單元242、直流母線支撐電容單元243。從風(fēng)力發(fā)電機(jī)270到全功率變流器200的整流單元220之間，電能以交流低頻形式傳輸，即通過低頻交流電能傳輸電纜260傳輸。傳輸電纜主要以多股銅質(zhì)電纜為主要介質(zhì)材料，電纜安裝布局位于機(jī)組塔筒之中。風(fēng)力發(fā)電機(jī)270發(fā)出的低頻交流電能通過全功率變流器200進(jìn)行變換之后，轉(zhuǎn)變?yōu)檫m用的交流電能供應(yīng)給電網(wǎng)280。

這種典型全功率變流器200的拓?fù)湫问郊敖M成結(jié)構(gòu)存在以下缺點(diǎn)與不足：全功率變流器200采用集中布局，雖然可增加結(jié)構(gòu)緊湊性，但整體體積大、空間占比高，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔底冗余空間較小，并且模塊集成程度高，使得維護(hù)難度大、維護(hù)空間小，且易發(fā)連鎖性損壞現(xiàn)象；全功率變流器200在整流單元220和逆變單元240中分別部署有直流母線支撐電容單元，因此使得直流母線支撐電容數(shù)量多，在功率模塊單元內(nèi)的比重大，易對功率單元產(chǎn)生不良影響；采用全功率變流器200的拓?fù)湫问郊敖M成結(jié)構(gòu)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔筒內(nèi)電能以低頻交流形式通過多股銅質(zhì)電纜進(jìn)行傳輸，電纜損耗大、發(fā)熱量大、用料成本高、接線工藝要求高、耗用工時長。

隨著未來風(fēng)力發(fā)電機(jī)組容量的逐步增大，全功率變流器的體積、容量都會不斷增大與提高，進(jìn)而帶來的塔底空間的設(shè)計(jì)、規(guī)劃與利用問題會愈加突出與嚴(yán)峻，而與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組連接的傳輸電纜的選型、成本、壽命也會成為制約變流器甚至整機(jī)發(fā)展一個因素。

本發(fā)明提供了一種新的全功率變流器的空間配置結(jié)構(gòu)，改變了傳統(tǒng)變流器的空間布局。本發(fā)明提出的全功率變流器采用開放式布局以降低變流器在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔底空間的占比比例，從而優(yōu)化了機(jī)組塔底的空間配置結(jié)構(gòu)。

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的全功率變流器的示意圖。如圖3所示，全功率變流器300包括機(jī)艙變流系統(tǒng)(NCS)310、直流電能傳輸單元320和塔底變流系統(tǒng)(TCS)330。

機(jī)艙變流系統(tǒng)310位于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)艙平臺，并且被配置為將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)出的低頻交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能。直流電能傳輸單元320位于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔筒內(nèi)，并且被配置為將直流電能從機(jī)艙變流系統(tǒng)310傳輸?shù)剿鬃兞飨到y(tǒng)330。塔底變流系統(tǒng)330位于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔底平臺，并且被配置為將直流電能傳輸單元320傳輸?shù)闹绷麟娔苻D(zhuǎn)換成符合電網(wǎng)要求的工頻交流電能。

全功率變流器300采用開放式布局以降低變流器在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔底空間的占比比例，從而優(yōu)化了機(jī)組塔底的空間配置結(jié)構(gòu)，改善了變流器目前體積龐大、結(jié)構(gòu)集中、模塊維護(hù)更換空間狹小的問題。此外，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔筒內(nèi)使用直流形式進(jìn)行電能的傳輸，從而減小了線路能量損耗，降低了機(jī)組電纜的使用成本，簡化了機(jī)組塔筒內(nèi)的接線工藝。

在一個實(shí)施例中，機(jī)艙變流系統(tǒng)310包括機(jī)側(cè)整流單元311和機(jī)側(cè)濾波單元312。機(jī)側(cè)整流單元311被配置為通過對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)出的低頻交流電能進(jìn)行整流，將低頻交流電能變換為直流電能。機(jī)側(cè)濾波單元312被配置為濾除機(jī)側(cè)整流單元311中的IGBT高頻開關(guān)產(chǎn)生的諧波，以避免機(jī)側(cè)整流單元311中的IGBT高頻開關(guān)產(chǎn)生的諧波對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生影響。在一個實(shí)施例中，直流電能可以是±600V直流電能。在一個實(shí)施例中，機(jī)側(cè)濾波單元312可以是dU/dt(電壓對時間的導(dǎo)數(shù))濾波器。

全功率變流器300將變流器機(jī)側(cè)整流單元311和機(jī)側(cè)濾波單元312置于機(jī)艙平臺系統(tǒng)中，增加了機(jī)艙配重，從而整體優(yōu)化了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的布局。

在一個實(shí)施例中，直流電能傳輸單元320包括：直流電能傳輸回路321和傳輸回路穩(wěn)壓單元322。直流電能傳輸回路321被配置為將直流電能從機(jī)艙變流系統(tǒng)310傳輸?shù)剿鬃兞飨到y(tǒng)330。傳輸回路穩(wěn)壓單元322被配置為對直流電能傳輸回路321進(jìn)行穩(wěn)壓。在一個實(shí)施例中，直流電能傳輸回路321可以是±600V直流母線連接單元(DC-link)。在一個實(shí)施例中，傳輸回路穩(wěn)壓單元322可以是直流母線穩(wěn)壓電容單元，即直流母線電壓支撐電容單元。

全功率變流器300可以將傳輸回路穩(wěn)壓單元集中配置，將IGBT功率單元與穩(wěn)壓單元部分進(jìn)行分隔，減小了它們的空間關(guān)聯(lián)性，從而可以降低對功率模塊的維護(hù)難度。

在一個實(shí)施例中，塔底變流系統(tǒng)330包括：網(wǎng)側(cè)逆變單元(TCI)331和網(wǎng)側(cè)濾波單元332。網(wǎng)側(cè)逆變單元331被配置為將流電能傳輸單元320傳輸?shù)闹绷麟娔苻D(zhuǎn)換為工頻交流電能。網(wǎng)側(cè)濾波單元332被配置為濾除網(wǎng)側(cè)逆變單元331中的IGBT高頻開關(guān)產(chǎn)生的諧波，以避免網(wǎng)側(cè)逆變單元331中的IGBT高頻開關(guān)產(chǎn)生的諧波對電網(wǎng)產(chǎn)生影響。在一個實(shí)施例中，網(wǎng)側(cè)濾波單元332可以是LCL濾波器。

在一個實(shí)施例中，全功率變流器300還包括傳輸回路制動單元340，其位于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔底平臺，并且被配置為在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于低壓穿越狀態(tài)時吸收直流電能傳輸單元上傳輸?shù)闹绷麟娔堋τ诓⒕W(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生瞬時跌落，供電系統(tǒng)要求并網(wǎng)的風(fēng)電機(jī)組必須保持并網(wǎng)至規(guī)定時間，而不是立即保護(hù)停機(jī)，此即低壓穿越。為實(shí)現(xiàn)低壓穿越，需要在變流器安裝制動電路，用以吸收低壓穿越期間無法送出的能量。

全功率變流器300的工作原理如下：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)出的低頻交流電能，首先經(jīng)過機(jī)艙變流系統(tǒng)310進(jìn)行整流，變換成例如±600V的直流電能，該直流電能經(jīng)過塔筒內(nèi)的直流電能傳輸單元320(例如，直流母線連接單元)傳輸?shù)竭_(dá)塔底變流系統(tǒng)330，在塔底變流系統(tǒng)330中，網(wǎng)側(cè)逆變單元331與網(wǎng)側(cè)濾波單元332將直流電能轉(zhuǎn)換成符合電網(wǎng)要求的工頻交流電能(例如，220V正弦電能)。

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的全功率變流器的電能流通示意圖。如圖4所示，電能按照箭頭方向從發(fā)電機(jī)傳輸至電網(wǎng)。

首先，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)出的低頻交流電能通過機(jī)艙變流系統(tǒng)410，機(jī)艙變流系統(tǒng)410位于機(jī)艙平臺470。機(jī)艙變流系統(tǒng)410包括機(jī)側(cè)控制單元411、機(jī)側(cè)IGBT功率模塊單元412和機(jī)側(cè)濾波單元413，其中機(jī)側(cè)控制單元411和機(jī)側(cè)IGBT功率模塊單元412被包括在圖3中的機(jī)側(cè)整流單元311中。通過機(jī)側(cè)控制單元411和機(jī)側(cè)IGBT功率模塊單元412，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)出的低頻交流電能經(jīng)整流變換為直流電能。機(jī)側(cè)濾波單元413濾除機(jī)側(cè)IGBT功率模塊單元412產(chǎn)生的諧波，以避免機(jī)側(cè)IGBT功率模塊單元412產(chǎn)生的諧波對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生影響。

然后，直流電能經(jīng)直流電能傳輸單元420傳輸至塔底變流系統(tǒng)430，直流電能傳輸單元420位于塔筒450。其中，直流電能通過直流電能傳輸回路421進(jìn)行傳輸。傳輸回路穩(wěn)壓單元422可以對直流電能傳輸回路421進(jìn)行穩(wěn)壓。

接著，位于塔底平臺460的塔底變流系統(tǒng)430接收由直流電能傳輸單元420傳輸?shù)闹绷麟娔?，并將其變換為符合電網(wǎng)要求的工頻交流電能。塔底變流系統(tǒng)430包括網(wǎng)側(cè)控制單元431、網(wǎng)側(cè)IGBT功率模塊單元432和網(wǎng)側(cè)濾波單元433，其中網(wǎng)側(cè)控制單元431和網(wǎng)側(cè)IGBT功率模塊單元432被包括在圖3中的網(wǎng)側(cè)逆變單元331中。通過網(wǎng)側(cè)控制單元431和網(wǎng)側(cè)IGBT功率模塊單元432，由直流電能傳輸單元420傳輸?shù)闹绷麟娔芙?jīng)逆變被變換為工頻交流電能。網(wǎng)側(cè)濾波單元433可以濾除網(wǎng)側(cè)IGBT功率模塊單元432產(chǎn)生的諧波，以避免網(wǎng)側(cè)IGBT功率模塊單元432產(chǎn)生的諧波對電網(wǎng)產(chǎn)生影響。

此外，位于塔底平臺460的傳輸回路制動單元440可以在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于低壓穿越狀態(tài)時吸收直流電能傳輸單元420上傳輸?shù)闹绷麟娔堋?/p>

圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的全功率變流器的控制系統(tǒng)的示意圖?？刂葡到y(tǒng)500包括塔底控制系統(tǒng)510和機(jī)艙控制系統(tǒng)520。塔底控制系統(tǒng)510位于塔底平臺，并且包括第一變流器可編程邏輯控制(PLC)單元(變流器PLC1#)，變流器PLC1#可以控制網(wǎng)側(cè)變流控制單元511和傳輸回路制動控制單元512，網(wǎng)側(cè)變流控制單元511和傳輸回路制動控制單元512分別控制圖3中的網(wǎng)側(cè)逆變單元331和傳輸回路制動單元340。機(jī)艙控制系統(tǒng)520位于機(jī)艙平臺，并且包括第二PLC單元(變流器PLC2#)，變流器PLC2#可以控制機(jī)艙變流控制單元521，機(jī)艙變流控制單元521可以控制圖3中的機(jī)側(cè)整流單元311。

在一個實(shí)施例中，機(jī)艙變流控制單元521、網(wǎng)側(cè)變流控制單元511和傳輸回路制動控制單元512分別與機(jī)側(cè)IGBT功率模塊單元522、網(wǎng)側(cè)IGBT功率模塊單元513和制動IGBT功率模塊單元514相關(guān)聯(lián)。

在一個實(shí)施例中，變流器PLC1#和變流器PLC2#可以彼此通信，例如，通過光纖進(jìn)行通信。在一個實(shí)施例中，機(jī)艙變流控制單元521、網(wǎng)側(cè)變流控制單元511和傳輸回路制動控制單元512可以彼此通信，例如，通過光纖進(jìn)行通信。

在一個實(shí)施例中，塔底控制系統(tǒng)510還包括機(jī)組PLC 515，機(jī)組PLC515可以分別與比變流器PLC1#和變流器PLC2#進(jìn)行通信。在一個實(shí)施例中，機(jī)艙控制系統(tǒng)520也可以不單獨(dú)設(shè)置變流器PLC控制單元(即，變流器PLC2#)，而是可以通過連接機(jī)艙控制系統(tǒng)523來實(shí)現(xiàn)與機(jī)組PLC 515的通信功能。本發(fā)明中機(jī)組PLC 515與變流器PLC及各控制單元之間使用的通信總線類型可以具有多種方案。

綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的全功率變流器改變了傳統(tǒng)全功率變流器的配置結(jié)構(gòu)，將整流單元、直流傳輸單元、逆變單元分散安裝與配置，減小了變流器系統(tǒng)整體空間占比，有利于優(yōu)化機(jī)組布局，更利于機(jī)組的故障處理及分析，同時有利于后期機(jī)組的運(yùn)維保養(yǎng)工作，同時增加了變流器不同單元之間的電氣距離，有效地防止模塊的關(guān)聯(lián)性損壞，節(jié)約機(jī)組的維護(hù)成本，對于未來更大MW級容量的機(jī)組發(fā)展大有裨益。根據(jù)本發(fā)明的全功率變流器可以將傳輸回路穩(wěn)壓單元集中配置，將IGBT功率單元與穩(wěn)壓單元部分進(jìn)行分隔，可以降低對功率模塊的維護(hù)難度。對于傳統(tǒng)全功率變流器的功率模塊單元而言，單個功率模塊重量可達(dá)80KG-120KG，而采用本發(fā)明所描述的全功率變流器，可將單個功率模塊重量降至50％，同等條件下可提升工作效率至少30％，將維護(hù)工時縮短至少50％，對于大容量MW級機(jī)組，估算單臺年發(fā)電量可提升1％-3％，有利于提高風(fēng)電場收益。此外，根據(jù)本發(fā)明的全功率變流器在塔筒內(nèi)采用直流(例如，±600VDC)形式進(jìn)行電能的傳輸，采用與交流形式傳輸?shù)耐瑯咏孛娣e的同類材料的電纜只需要兩組母排，可節(jié)省電纜材料80％，與相同電壓等級的交流低頻電能傳輸形式相比，可完全消除電纜容抗與感抗的影響，降低電纜損耗，減小電纜的發(fā)熱量，有利于提升機(jī)組的運(yùn)行年限。

需要明確的是，本發(fā)明并不局限于上文所描述并在圖中示出的特定配置和處理。為了簡明起見，這里省略了對已知方法的詳細(xì)描述。在上述實(shí)施例中，描述和示出了若干具體的步驟作為示例。但是，本發(fā)明的方法過程并不限于所描述和示出的具體步驟，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在領(lǐng)會本發(fā)明的精神后，作出各種改變、修改和添加，或者改變步驟之間的順序。

以上所述的結(jié)構(gòu)框圖中所示的功能塊可以實(shí)現(xiàn)為硬件、軟件、固件或者它們的組合。當(dāng)以硬件方式實(shí)現(xiàn)時，其可以例如是電子電路、專用集成電路(ASIC)、適當(dāng)?shù)墓碳⒉寮?、功能卡等等。?dāng)以軟件方式實(shí)現(xiàn)時，本發(fā)明的元素是被用于執(zhí)行所需任務(wù)的程序或者代碼段。程序或者代碼段可以存儲在機(jī)器可讀介質(zhì)中，或者通過載波中攜帶的數(shù)據(jù)信號在傳輸介質(zhì)或者通信鏈路上傳送?！皺C(jī)器可讀介質(zhì)”可以包括能夠存儲或傳輸信息的任何介質(zhì)。機(jī)器可讀介質(zhì)的例子包括電子電路、半導(dǎo)體存儲器設(shè)備、ROM、閃存、可擦除ROM(EROM)、軟盤、CD-ROM、光盤、硬盤、光纖介質(zhì)、射頻(RF)鏈路，等等。代碼段可以經(jīng)由諸如因特網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)等的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)被下載。

本發(fā)明可以以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)，而不脫離其精神和本質(zhì)特征。例如，特定實(shí)施例中所描述的算法可以被修改，而系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)并不脫離本發(fā)明的基本精神。因此，當(dāng)前的實(shí)施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而非上述描述定義，并且，落入權(quán)利要求的含義和等同物的范圍內(nèi)的全部改變從而都被包括在本發(fā)明的范圍之中。