[实用新型]一种风力发电机组能量传输装置

说明书

[技术领域]

本实用新型涉及一种风力发电机组能量传输装置，属于风电技术领域。 

[背景技术]

随着经济的发展能源已经成为重要的战略资源，传统的煤、石油、天然气都为不可再生能源不具备可持续利用的能力，总有枯竭的一天，在这种背景下以风能、太阳能等为代表的新能源成为了新的选择，新能源战略也被提升到了一个新的高度，其中尤以风能的开发利用得到了前所未有的发展，风力发电机组作为将风能转化为电能的执行者也经历了突飞猛进的发展，从曾经的几十千瓦机组再到兆瓦机组，单机功率越来越高。 

在风力发电机中，风能是通过叶轮和叶片吸收能量并将其转变成变化的旋转的动能，旋转的动能通过发电机变成电压和频率波动的电能，变流器将变化的电能转化成电压和频率符合电网规范的电能输送到电网。在此过程中风机主控制器对整机的变桨系统、偏航系统、润滑系统等进行控制，并根据风速的变化对整机功率进行调节。 

在这样的风电机组能量传输系统中，变流器的选择和设计是实现的主要难点。随着单机容量大功率化的发展，由于电力电子功率器件电压和电流等级的限制，大功率变流器通常采用多个子变流器串联或并联的方式进行扩展升容组成。大功率变流器除自 身基本设计外，还需考虑其在风电机组特殊应用场合，例如其故障下的可用性，大功率变流器的可扩展性，子变流器的模块化等。 

究竟以怎样的方式才能更好地设计风电机组能量传输系统中的变流器，各研发设计者仁者见仁，智者见智，设计出了各种拓扑形式的变流器。 

[实用新型内容]

本实用新型针对大容量风电机组的实际应用背景的要求，提供了一种风力发电机组能量传输装置，一方面，第一子变流器与第二子变流器之间通过共地连接形成串联式级联，每个子变流器承受的电压降为原来三相整流模块输出电压的一半，从而将电压等级降低，方便选取现有的电力电子全控器件。 

另一方面，每个子变流器通过若干个升压逆变模块并联连接组成，可起并联分流作用，降低了所需电力电子功率器件的电流等级，方便选取现有的电力电子全控器件，根据风力发电机组的容量，选择数量合适的整流模块、升压逆变模块，以达到容量设计要求，其适用于单机大容量的风力发电机组。 

为实现上述目的，本实用新型采用了下列技术方案： 

一种风力发电机组能量传输装置，包括有顺次连接的发电机1、变流器2、以及网侧变压器3，所述变流器2包括有三相整流模块21、与三相整流模块21正极输出端连接的第一子变流器22、以及与三相整流模块21负极输出端连接的第二子变流器23，所述第一子变流器22输出端和第二子变流器23输出端分别与网侧变 压器3输入端连接，所述第一子变流器22由N个升压逆变模块200组成，其中N≥1，而当N≥2时，升压逆变模块200之间为并联连接结构；所述第二子变流器23的电路结构与第一子变流器22的电路结构相同，所述第一子变流器22中升压逆变模块200高电位输入端接三相整流模块21正极输出端，第二子变流器23中的升压逆变模块200低电位输入端接三相整流模块21负极输出端，第一子变流器22中升压逆变模块200低电位输入端与第二子变流器23中升压逆变模块200高电位输入端通过共地连接形成串联式级联，所述第一子变流器22中升压逆变模块200输出端、第二子变流器23中升压逆变模块200输出端分别与网侧变压器3输入端连接。 

所述三相整流模块21包括有二极管三相不控整流桥211和参数相同的直流电容组C211_1、C211_2，所述二极管三相不控整流桥211输入端接发电机1输出端，所述直流电容组C211_1和C211_2串联连接后并联在二极管三相不控整流桥211正负极输出端上，直流电容组C211_1和C211_2的连接点接地。 

所述升压逆变模块200包括有顺次连接的BOOST升压电路220、制动电路230、三相逆变器240和LC滤波电路250，其中，第一子变流器22中的BOOST升压电路220高电位输入端接三相整流模块21正极输出端，第二子变流器23中的BOOST升压电路220低电位输入端接三相整流模块21负极输出端，第一子变流器22中的BOOST升压电路220低电位输入端与第二子变流器23中的 BOOST升压电路220高电位输入端通过共地连接形成串联式级联，所述第一子变流器22中LC滤波电路250三相输出端与网侧变压器300一副边三相绕组输入端连接，第二子变流器23中的LC滤波电路250三相输出端与网侧变压器3另一副边三相绕组输入端连接，网侧变压器3原边三相绕组输出端与电网连接。 

所述网侧变压器300采用包含了两个独立中性点n1、n2的一个Dyn型分裂式变压器或两个Dyn型变压器。