[实用新型]直流风机输电系统

说明书

本实用新型提供一种直流风机输电系统，包括多组直流风机及与每组所述直流风机输出端连接的直流输电母线；每组所述直流风机包括依次串接的风力机、多绕组直驱电机、变流器、单相变压器、单相整流器，单相整流器的输出端与所述直流输电母线相连。本实用新型的直流风机输电系统，采用多个多绕组直驱电机并联的方式以直流输电，解决了风速变化时造成的电网电压波动问题，并降低输电线路的造价，提升输电距离；同时，可将发电机与变流器都设置在机舱内，通过少量的中压电缆通过高塔筒传输到塔底的整流器，大大减小了风机系统的解缆压力。

技术领域

本实用新型涉及风电输电技术领域，尤其涉及一种直流风机输电系统。

背景技术

传统的低压直驱交流风机交流输电拓扑由图1和图2所示，由N组低压交流风机，中压35KV汇流交流母线构成。其中，低压交流风机内部由风力机，直驱电机，低压变流器和升压变压器组成。低压变流器通过与一个风机配套的升压变压器把690V低电压大电流的电能，转换成35KV较高电压等级的中压交流电压向三相交流母线传输。

然而，实际应用中，采用三相交流输电存在以下缺陷：

(1)变流器输出的电压较低，电流较大，需要使用大量的贵金属低压电缆，造成整机系统的损耗较大；

(2)发电机在塔顶的机舱，变流器一般在塔底的塔筒内，大量的低压电缆需要通过高塔筒，传输到塔底的变流器，对风机系统的解缆造成很大的压力；

(3)随着风机容量的越来越大，变流器的容量越来越大，低压变流器需要通过并联扩大容量，造成均流及环流等技术问题，对风机系统的可靠性造成影响。

(4)输电线路为三相线缆输电，输电线路造价高，输电距离近，并且容易由于风速的变化会造成电网电压的波动。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在提供一种直流风机输电系统，将位于塔顶的直驱电机所转换的三相交流电转化为直流电进行输电，以减小风机系统的解缆压力、降低系统损耗及成本。

为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种直流风机输电系统，包括多组直流风机及与每组所述直流风机输出端连接的直流输电母线；每组所述直流风机包括依次串接的风力机、多绕组直驱电机、变流器、单相变压器、单相整流器，其中，所述变流器用于将所述多绕组直驱电机所输出的三相交流电转换为单相交流电向所述单相变压器的原边输出；所述直流风机中的单相整流器的输出端与所述直流输电母线相连。

优选地，所述多绕组直驱电机的转子与风力机同轴连接，定子设有3N个绕组，每三个绕组构成一组三相交流系统，其中N≥3。

优选地，所述变流器由多个依次级联的AC/DC/AC电路组成；其中，每个AC/DC/AC电路的输入端与所述多绕组直驱电机的一组三相绕组连接，每个AC/DC/AC电路具有两个输出端子，上一级所述AC/DC/AC电路的第二输出端子与下一级AC/DC/AC电路的第一输出端子连接，而第一级AC/DC/AC电路的第一输出端子和最后一级AC/DC/AC电路的第二输出端子一一对应与所述单相变压器原边的两个输入端连接。

优选地，所述AC/DC/AC电路包括依次串接的三相PWM整流器、直流电容、放电电阻、斩波器及H桥逆变器，其中，所述AC/DC/AC电路的第一输出端子和第二输出端子分别为所述H桥逆变器的两个输出端子。

优选地，所述AC/DC/AC电路还包括泄放电阻；所述斩波器包括两个相互串联的功率器件；所述泄放电阻的一端连接于两个所述功率器件之间的传输线，另一端连接到所述AC/DC/AC电路内的正母线上。

优选地，所述AC/DC/AC电路为一体化功率单元。