[发明专利]一种直流母线两单元串联式的风电变流器主电路拓扑结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种风电变流器，特别是一种直流母线两单元串联式的风电变流器主电路拓扑结构。

背景技术

随着新能源的广泛应用，在风力发电的领域上，为了提高风电利用效率，风电机组的功率不断增大，而功率的增大带来的是发电机出口电压和电流相应增大的问题，因此对变流器容量的需求不断提高。

由于现今市场上主流的变流器是低压变流器，低压变流器使用的功率器件IGBT功率器件大都是1700V电压等级，变流器功率的增大及发电机出口电压的升高要求使用的IGBT功率器件规格不断增加，由于受到IGBT功率器件器件的使用原则和使用技术限制，用户们一般只能更换更大规格的IGBT功率器件或者采用并联功率器件并联的方式实现，在功率增大到一定程度时，变流器体积将会由于采用并联的方式而增大，然而在风电基塔中的空间是有限的，变流器将无法放置在基塔内。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种通过直流母线两单元串联的变流器主电路的拓扑结构。

本发明采用的技术方案是：

一种直流母线两单元串联式的风电变流器主电路拓扑结构，包括发电机、正母线、负母线、连接外部电网的变压器、以及连接正母线、负母线的整流模块、升压模块、逆变模块，所述整流模块的输入端与发电机电性连接，所述升压模块的输入端与整流模块的输出端电性连接，所述升压模块的输出端与逆变模块的输入端电性连接，该逆变模块的输出端与变压器并网连接，所述升压模块分为正升压模块、负升压模块，所述逆变模块包括正逆变模块、负逆变模块，所述整流模块、正升压模块、正逆变模块、负逆变模块、负升压模块依次串联，所述变压器分别与正逆变模块的输出端、负逆变模块的输出端电性连接，所述正逆变模块与负逆变模块的连接点接地。

所述正升压模块包括第一正升压电路和第二正升压电路，所述第一正升压电路包括电感L1、IGBT功率器件Q1、二极管D1、二极管D5、电容C1，IGBT功率器件Q1与二极管D1并联组成第一开关电路，该正升压电路内的输入端连接电感L1的一端，该电感L1的另一端与二极管D5正极连接且与第一开关电路的正极连接，所述第二正升压电路包括电感L2、IGBT功率器件Q2、二极管D2、二极管D6、电容C2，IGBT功率器件Q2与二极管D2并联组成第二开关电路，该正升压电路内的输入端连接电感L2的一端，该电感L2的另一端与二极管D6正极连接且与第二开关电路的正极连接，该二极管D6负极与二极管D5负极连接且与电容C1的正极连接,第一开关电路的负极与第二开关电路的负极连接且与电容C2负极连接且接地，电容C1负极与电容C2正极连接且连接点N1连接变压器星型绕组a的中性点，所述负升压模块包括第一负升压电路和第二负升压电路，所述第一负升压电路包括电感L3、IGBT功率器件Q3、二极管D3、二极管D7、电容C3，IGBT功率器件Q3与二极管D3并联组成第三开关电路，该负升压电路内的输入端连接电感L3的一端，该电感L3的另一端与二极管D7负极连接且与第三开关电路的负极连接，所述第二负升压电路包括电感L4、IGBT功率器件Q4、二极管D4、二极管D8、电容C4，IGBT功率器件Q4与二极管D4并联组成第四开关电路，该负升压电路内的输入端连接电感L4的一端，该电感L4的另一端与二极管D8负极连接且与第四开关电路的负极连接，该二极管D7正极与二极管D8正极连接且与电容C4负极连接，第三开关电路的正极与第四开关电路的正极连接且与电容C3正极连接且接地，电容C3负极与电容C4正极连接且连接点N2连接变压器星型绕组b的中性点。

本变流器电路还包括正制动电阻和负制动电阻，该正制动电阻分别与正升压模块、正逆变模块电性连接，该负制动电阻分别与负升压模块、负逆变模块电性连接。

本发明的有益效果：

本发明变流器电路的正、负母线经过整流模块、升压模块、逆变模块处理后串联并中性点接地，本设计可以承担更高的发电机出口电压，同时提高直流母线电压等级，并且在同等功率下减少母线电流，适用于大功率直驱型风电变流器，控制方式灵活，同时降低绝缘的难度，整体结构比单纯更换IGBT功率器件或者母线并联电路更加紧凑，减少变流器的占地体积，容易实现设计选型和系统化配置。

升压模块包括正、负升压模块，且正升压模块包括两个正升压电路，负升压模块包括两个负升压电路，两个升压电路可以分担更大的电流，由于发电机输出功率的增大，还可以稳定母线电压。

母线上还设置有制动电阻，在正常工作时可以进行停机放电，在母线过压时刹车制动。