[实用新型]一种风力发电系统及其均流装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及风力发电领域，更具体地说，涉及一种风力发电系统及其均流装置。

背景技术

随着风力发电单机容量不断增大，风电变流器的功率等级也逐步提高，为了实现更大功率的变流器，将多个功率模块并联成为一种应用趋势，并联的多个功率模块具有标准化、功率密度高、易维护等优点。功率等级越高，并联的功率模块的数量越多，其面临的首要问题即是并联的多个功率模块之间的均流问题，均流效果的好坏直接影响到项目开发质量及项目成本，具有重要意义。

目前并联多功率模块的均流方案从控制方法上可以分为硬并联方案和软并联方案。软并联方案采用软件对每个功率模块进行独立控制以实现均流效果，此方案存在设计复杂、开发周期长等缺陷。硬并联方案中将功率模块与均流电感串联，为了达到较好的均流效果，需要使用电感量较大的均流电感，这将导致变流器的体积和成本相应的增加，而且输出电压在串联的均流电感上将产生较大的压降，降低了变流器的输出精度。

图1为现有的风力发电系统主电路拓扑图，该风力发电系统采用了硬并联方案来实现并联多功率模块之间的均流，如图1所示，该风力发电系统的转子变换器包括并联在公共直流母线两端的四个功率模块1#-4#，四个三相三柱式电压互感器L3_1-L3_4与四个功率模块1#-4#一一对应连接。以功率模块1#、2#以及三相三柱式电压互感器L3_1、L3_2为例，当电流方向为从发电机到电网时，功率模块1#的u相交流排A与三相三柱式电压互感器L3_1的u相出线排连接，功率模块1#的v相交流排B与三相三柱式电压互感器L3_1的v相出线排连接，功率模块1#的w相交流排C与三相三柱式电压互感器L3_1的w相出线排连接。进线排和出线排为相对的，根据系统中电流的方向而定。其余功率模块与三相三柱式电压互感器的连接情况依此类推。如图1所示，三相三柱式电压互感器L3_1和L3_2的u、v、w相进线排同相相连后接入发电机。

该风力发电系统为了实现并联多功率模块之间的均流，使用了四个三相三柱式电压互感器L3_1-L3_4作为均流电感，并且三相三柱式电压互感器L3_1-L3_4的电感量(电感值)相同，允许的偏差均为±5％。设计时，当三相三柱式电压互感器L3_1-L3_4的电感量较大时(例如大于或者等于50μH)，均流效果好，但是转子侧变换器的体积和成本相应的增加。当三相三柱式电压互感器L3_1-L3_4的电感量较小时(例如小于50μH)，则无法实现较好的均流。

以6MW的风力发电系统为例，三相三柱式电压互感器L3_1-L3_4的电感量为40uH，通过示波器测得图1所示并联的功率模块#1和#2中u、v、w相电流曲线如图2-4所示，功率模块#1和#2中u、v、w相电流如表1所示。三相三柱式电压互感器L3_1和L3_2的各相电流、电压以及电感量的测量值如表2-3所示(每种数据记录了两组)。

表1

功率模块1#功率模块2#不均流度u相电流534.5514.91.87％v相电流610.4415.319.02％