[发明专利]具有DC输出的基于涡轮的能量产生系统

权利要求书

1.一种能量产生系统，包括：

涡轮(102)，所述涡轮可操作为从流体流动提取能量，并将所提取的所述能量转换为机械能；

发电机(100)，所述发电机可操作为将来自所述涡轮(102)的所述机械能转换为AC电能；

升压变压器(106)，所述升压变压器可操作为将来自所述发电机(100)的较低电压的所述AC电能转换为较高电压；以及

变换器(104)，所述变换器可操作为将所述较高电压的所述AC电能转换为DC电能，所述变换器(104)包括用于所述AC电能的一相的变换器支路(110)，所述变换器支路(110)具有上臂和下臂，所述上臂具有第一多个子模块(112)，并且所述下臂具有第二多个子模块(114)，每个子模块(112，114)可操作用于作为受控电压源工作。

2.根据权利要求1所述的能量产生系统，其中所述涡轮(102)的至少一个转子和所述发电机(100)被容纳在舱中，并且其中所述变换器(104)位于所述舱的外部。

3.根据权利要求1所述的能量产生系统，其中所述变换器(104)的每个子模块(112，114)包括单极单元或双极单元。

4.根据权利要求3所述的能量产生系统，其中具有所述双极单元的所述子模块(112，114)可操作为响应于检测到的DC故障或电压崩溃状况，降低所述DC电能的电压。

5.根据权利要求1所述的能量产生系统，还包括控制器(108)，所述控制器可操作为响应于由所述控制器(108)检测到的错误状况或由所述控制器(108)接收的错误信息，而关停所有的所述子模块(112，114)或使所有的所述子模块(112，114)短路。

6.根据权利要求1所述的能量产生系统，其中所述升压变压器(106)包括多个芯部(200)，每个芯部被耦合到所述发电机(100)的不同相(202)，并且其中所述变换器(104)具有多个变换器支路(110)，每个变换器支路(110)被连接到所述升压变压器(106)的不同芯部(200)。

7.根据权利要求6所述的能量产生系统，其中所述升压变压器(106)的所述芯部(200)彼此垂直地间隔开。

8.根据权利要求7所述的能量产生系统，其中每个变换器支路(110)位于风塔的与所述芯部(200)相同的层上，所述变换器支路(110)被耦合到所述芯部(200)。

9.根据权利要求1所述的能量产生系统，还包括至少一个模块化多级变换器(104)，所述至少一个模块化多级变换器与所述变换器(104)串联连接。

10.根据权利要求1所述的能量产生系统，其中所述发电机(100)可操作为输出3.3kV和13.8kV之间电压的所述AC电能，并且其中所述升压变压器(106)可操作为将来自所述发电机(100)的所述AC电能转换为至少10kV。

11.根据权利要求1所述的能量产生系统，其中所述升压变压器(106)是自耦变压器。

12.根据权利要求1所述的能量产生系统，还包括：

多个附加的涡轮(102)，每个涡轮可操作为从流体流动提取能量，并将所提取的所述能量转换为机械能；以及

多个发电机(100)，每个发电机可操作为将来自所述附加的涡轮(102)中的一个涡轮的所述机械能转换为AC电能。

13.根据权利要求12所述的能量产生系统，还包括多个附加的升压变压器(106)，每个升压变压器可操作为将来自所述附加的发电机(100)中的一个发电机的较低电压的所述AC电能转换为较高电压，并且其中相同的变换器(104)可操作为将来自所有所述升压变压器(106)的较高电压的所述AC电能转换为DC电能。

14.根据权利要求12所述的能量产生系统，其中相同的所述升压变压器(106)可操作为将来自所有发电机(100)的较低电压的所述AC电能转换为较高电压，并且其中相同的所述变换器(104)可操作为将来自所述升压变压器(106)的较高电压的所述AC电能转换为DC电能。