換器技術(shù)。轉(zhuǎn)換器90A和90B的輸出提供連接至彼此的直流輸出，因而提供正電壓線輸出92。變壓器88生成負(fù)電壓線輸出94。作為DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器78配置的結(jié)果，輸入DC電壓被升壓至期望量。在提供的實(shí)施例中，由轉(zhuǎn)換器78生成的電壓值大于40kV。在其他實(shí)施例中，諸如對于400MW裝置，由轉(zhuǎn)換器生成的電壓值能夠在大約360kV的范圍中。輸出92和94中的兩者被傳輸至DC/AC轉(zhuǎn)換器96并由其接收，其中每個(gè)轉(zhuǎn)換器78與相對應(yīng)的DC/AC轉(zhuǎn)換器96相關(guān)聯(lián)以及鏈接。DC/AC轉(zhuǎn)換器96以AC/DC轉(zhuǎn)換器32相反的方式操作，以提供高壓AC輸出98。轉(zhuǎn)換器96的相應(yīng)的輸出98然后匯集在一起并且連接至高壓AC傳輸電纜100用于傳送至用以進(jìn)一步分配的陸上設(shè)施。
[0021]從上述內(nèi)容，能夠看出，由渦輪發(fā)電機(jī)12以及相關(guān)聯(lián)的整流器32生成的中壓DC輸出被轉(zhuǎn)換至在使用模塊化多級控制器技術(shù)的傳輸端平臺處的高電壓DC輸出。換句話說，使用具有中頻或高頻變壓器的DC/DC轉(zhuǎn)換器技術(shù)。由于基于模塊化多級轉(zhuǎn)換器的DC/DC技術(shù)的性能特性，最小化變壓器的損耗和絕緣要求。在相同的傳輸端平臺或變電站74處，使用基于DC/AC轉(zhuǎn)換器的模塊化多級轉(zhuǎn)換器技術(shù)將高電壓DC轉(zhuǎn)換至高電壓AC。在示出的實(shí)施例中，50/60hzHV變壓器配置被功率電子系統(tǒng)代替，該功率電子系統(tǒng)為具有中頻或高頻變壓器的基于模塊化多級的DC/DC轉(zhuǎn)換器技術(shù)以及基于模塊化多級的高電壓DC/AC轉(zhuǎn)換器的彡口口 ο
[0022]現(xiàn)在參考圖4，能夠看出由標(biāo)記10’標(biāo)出的可替換的配置功率系統(tǒng)。部件中的很多是相同的，諸如在圖1示出的實(shí)施例中的渦輪發(fā)電機(jī)12、整流器對30以及MVDC電纜系統(tǒng)。圖4中示出的實(shí)施例區(qū)別在于采用變電站110，將會(huì)明白該變電站110提供DC/DC轉(zhuǎn)換器的串聯(lián)輸出連接以完成與第一個(gè)實(shí)施例基本相同的結(jié)果。
[0023]變電站110包括多個(gè)升壓電路112。每個(gè)升壓電路112與相對應(yīng)的饋線電纜相關(guān)聯(lián)，該相對應(yīng)的饋線電纜連接至電纜系統(tǒng)66ο每對正饋線電纜和負(fù)饋線電纜76被提供至升壓電路，其中可以提供任意數(shù)目的升壓電路112a-x。每個(gè)電路112供應(yīng)DC/DC轉(zhuǎn)換器114。轉(zhuǎn)換器114類似于圖3中示出的轉(zhuǎn)換器78，但是代替提供升壓而提供1:1變壓器比率。此夕卜，轉(zhuǎn)換器114的輸出串聯(lián)連接以生成期望的高電壓直流值。為了完成這點(diǎn)，轉(zhuǎn)換器114a的負(fù)輸出連接至相鄰轉(zhuǎn)換器114b的正輸出等。換句話說，來自一個(gè)轉(zhuǎn)換器的負(fù)輸出連接至相鄰轉(zhuǎn)換器的正輸出。將解釋的僅有的例外在于串聯(lián)中的第一個(gè)轉(zhuǎn)換器的正輸出和串聯(lián)中最后一個(gè)轉(zhuǎn)換器的負(fù)輸出。對于轉(zhuǎn)換器114中的每一個(gè)，在輸出92和94之間連接電容器118。
[0024]DC/AC升壓轉(zhuǎn)換器連接至升壓電路112。特別地，來自串聯(lián)中的第一個(gè)轉(zhuǎn)換器的DC正輸出92a以及來自串聯(lián)中最后一個(gè)轉(zhuǎn)換器的負(fù)DC輸出94x被提供為至轉(zhuǎn)換器122a的輸入。轉(zhuǎn)換器122操作在與轉(zhuǎn)換器96相同的方式，其中，來自轉(zhuǎn)換器122的輸出以高電壓AC輸出124的形式。匯集的輸出124然后被連接至高電壓AC傳輸系統(tǒng)126用于傳送至端部用戶。
[0025]在其中中頻或高頻高功率電壓變壓器技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)的例子中，第一個(gè)實(shí)施例的高電壓變壓器能夠用本實(shí)施例中示出的中頻高頻中功率電壓變壓器所替代。轉(zhuǎn)換器114的輸出電壓被串聯(lián)連接以創(chuàng)建高電壓DC用于傳送至基于多級模塊化的高電壓DC/AC轉(zhuǎn)換器122。
[0026]基于以上，本發(fā)明的優(yōu)勢是很明顯的。主要優(yōu)勢在于對于大型離岸風(fēng)場的大范圍中電壓DC集電網(wǎng)絡(luò)的更好的解決方案能夠用中電壓功率轉(zhuǎn)換器技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，使得離岸風(fēng)場的能量的花費(fèi)能夠降低。在公開的實(shí)施例中，50/60hz HV變壓器由功率電子系統(tǒng)結(jié)合具有中頻或高頻變壓器的基于模塊化多級的DC/DC轉(zhuǎn)換器技術(shù)和基于多級技術(shù)的高電壓DC/AC轉(zhuǎn)換器來替代。這些實(shí)施例能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)力發(fā)電廠在多種操作條件下的可控性和性能的改進(jìn)。
[0027]因此，能夠看出本發(fā)明的目的已由以上示出的使用的結(jié)構(gòu)和方法來滿足。雖然根據(jù)專利法規(guī)，僅示出了最佳模式和優(yōu)選的實(shí)施例，并且進(jìn)行了詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不限于此或被其限制。因此，對于本發(fā)明的真實(shí)的范圍和廣度的理解，應(yīng)當(dāng)參考以下權(quán)利要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種發(fā)電系統(tǒng)，包括: 至少一個(gè)發(fā)電機(jī)，所述至少一個(gè)發(fā)電機(jī)生成中壓直流、具有正DC電壓輸出和負(fù)DC電壓輸出； 中壓DC(MVDC)電纜系統(tǒng)，所述中壓DC電纜系統(tǒng)包括: 正極電纜和負(fù)極電纜，其中所述正極電纜連接至所述至少一個(gè)正DC電壓輸出，并且所述負(fù)極電纜連接至所述至少一個(gè)負(fù)DC電壓輸出；以及 連接至所述MVDC電纜系統(tǒng)的變電站，所述變電站包括至少一個(gè)DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器以將所述中壓直流升壓為高壓直流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中每個(gè)所述至少一個(gè)發(fā)電機(jī)包括與AC/DC整流器對相關(guān)聯(lián)的多相發(fā)電機(jī)，每個(gè)所述AC/DC整流器具有正DC輸出和負(fù)DC輸出，其中來自第一AC/DC整流器的所述負(fù)輸出連接至來自第二 AC/DC整流器的所述正輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器包括: 變電站DC/AC轉(zhuǎn)換器，所述變電站DC/AC轉(zhuǎn)換器連接至所述正極電纜和所述負(fù)極電纜并且生成轉(zhuǎn)換器輸出； 變壓器，所述變壓器接收所述轉(zhuǎn)換器輸出以生成經(jīng)升壓的轉(zhuǎn)換器輸出；以及 變電站AC/DC轉(zhuǎn)換器，所述變電站AC/DC轉(zhuǎn)換器接收所述經(jīng)升壓的轉(zhuǎn)換器輸出以生成所述高壓直流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器包含連接至所述正極電纜和所述負(fù)極電纜的變壓器，所述至少一個(gè)DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器將所述中壓直流升壓至高壓直流；并且所述變電站進(jìn)一步包括 DC/AC轉(zhuǎn)換器，所述DC/AC轉(zhuǎn)換器連接至所述至少一個(gè)DC/AC轉(zhuǎn)換器以將所述高壓直流轉(zhuǎn)換為高壓交流。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器包括: 變電站DC/AC轉(zhuǎn)換器對，每一個(gè)連接至所述正極電纜，每一個(gè)所述變壓器DC/AC轉(zhuǎn)換器生成AC電壓輸出； 所述變壓器具有連接至所述負(fù)極電纜并且接收所述AC電壓輸出的第一側(cè)；以及 連接至所述變壓器的第二側(cè)的變電站AC/DC轉(zhuǎn)換器對，所述變電站AC/DC轉(zhuǎn)換器的每一個(gè)輸出連接至彼此作為正高電壓直流，并且負(fù)高電壓直流連接至所述變壓器的所述第二側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述變壓器將所述中壓直流升壓為所述高壓直流。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括: 至少一個(gè)升壓電路，所述至少一個(gè)升壓電路包括: 至少兩個(gè)DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器，所述至少兩個(gè)DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器具有相互串聯(lián)連接的輸出，并且生成高壓直流； 所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括DC/AC轉(zhuǎn)換器，所述DC/AC轉(zhuǎn)換器連接至所述至少兩個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器以接收所述高壓直流并且將所述高壓直流轉(zhuǎn)換為高壓交流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述MVDC電纜系統(tǒng)包括連接至所有所述正極電纜的正母線和連接至所有所述負(fù)極電纜的負(fù)母線。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中每一個(gè)所述DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器具有正DC輸出以及負(fù)DC輸出，其中來自第一個(gè)所述DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器的所述正DC輸出連接至所述DC/AC轉(zhuǎn)換器的正輸入，其中來自最后一個(gè)所述DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器的所述負(fù)DC輸出連接至所述DC/AC轉(zhuǎn)換器的負(fù)輸入，并且其中所述DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器的所述另外的負(fù)輸出中的每一個(gè)連接至相鄰的所述DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器的正輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器包括: 變電站DC/AC轉(zhuǎn)換器對，每一個(gè)連接至所述正極電纜，每一個(gè)所述變電站DC/AC轉(zhuǎn)換器生成AC電壓輸出； 變壓器，其中所述變壓器的第一側(cè)連接至所述負(fù)極電纜并且接收所述AC電壓輸出；以及 連接至所述變壓器的第二側(cè)的變電站AC/DC轉(zhuǎn)換器對，所述變電站AC/DC轉(zhuǎn)換器的每一個(gè)輸出連接至彼此作為正高壓直流，并且負(fù)高壓直流連接至所述變壓器的所述第二側(cè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所有所述升壓電路生成基本相同值的所述高壓直流。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述變壓器具有1:1的升壓值。
【專利摘要】一種發(fā)電系統(tǒng)(10)，包括至少一個(gè)發(fā)電機(jī)(12)，其生成中壓直流、具有正DC電壓輸出(50A)和負(fù)DC電壓輸出(52B)。系統(tǒng)還提供了具有正極電纜(62)和負(fù)極電纜(64)的中壓DC(MVDC)電纜系統(tǒng)(66)，其中正極電纜連接至正DC電壓輸出，并且負(fù)極電纜連接至負(fù)DC電壓輸出。變電站(110)連接至MVDC電纜系統(tǒng)并且包括至少一個(gè)DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器(114)以將中壓直流升壓至高壓直流(HVDC)。
【IPC分類】H02J3-38, H02M7-483, H02M3-337, H02J3-36
【公開號】CN104769803
【申請?zhí)枴緾N201380051373
【發(fā)明人】金弘來, 李駿, 王振遠(yuǎn), J·A·卡爾, E·C·埃羅伊扎, D·D·特雷姆林
【申請人】Abb研究有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2013年9月27日
【公告號】EP2904682A2, US20140091630, WO2014055333A2, WO2014055333A3