[发明专利]一种串列双风轮双转子电机直流串并联切换统一并网系统

说明书

本申请提出了一种串列双风轮双转子电机直流串并联切换统一并网系统，包括：第一风轮和第二风轮分别与电机连接，电机与变流器的输入端连接，变流器内部通过功率开关元件可实现串并联切换变流器的输出端与并网变压器连接。根据切换开关的不同工作状态，可以使系统工作于直流侧串联模式和直流侧并联模式，可以提高系统变流系统的直流母线电压等级，或变流系统直流侧电压不变的基础上通过汇集电流增加系统输出功率。采用功率开关器件可以减少机械式开关带来的损耗，降低系统体积和重量，提高响应速度。网侧变流器由两个减少为一个，降低了设备重量和成本，减少了系统线路损耗，降低了系统控制复杂度，提高了系统的并网发电效率。

技术领域

本申请涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种串列双风轮双转子电机直流串并联切换统一并网系统。

背景技术

近年来，全球可再生能源利用年增长率达到25％，可再生能源的利用将以电力行业为主导，非水力可再生能源的发电比例将扩大两倍。风能发电作为除水力发电外技术最成熟的一种可再生能源发电，其装机容量占整个可再生能源发电装机总容量的绝大部分，但是电力电子器件性能的限制，给大容量风电机组的研制及应用造成了一定的瓶颈，如何合理地构建并网系统成为业界亟待解决的问题。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的第一个目的在于提出一种串列双风轮双转子电机直流串并联切换统一并网系统，以提高系统输出功率，减少机械式开关带来的损耗，降低系统体积和重量，提高响应速度，降低设备重量和成本，减少系统线路损耗，降低系统控制复杂程度，提高系统的并网发电效率。

为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种串列双风轮双转子电机直流串并联切换统一并网系统，包括：风机、三端口变流器和并网变压器，其中，所述风机包括第一风轮、第二风轮和电机，所述三端口变流器包括第一整流器、第二整流器、逆变器和功率开关元件，所述功率开关元件包括第一功率开关元件、第二功率开关元件和第三功率开关元件；所述第一风轮和所述第二风轮分别与所述电机连接，所述电机用于在所述第一风轮转动时输出第一交流电压信号U1和第一交流电流信号I1，以及在所述第二风轮转动时输出第二交流电压信号U2和第二交流电流信号I2；所述电机分别与所述第一整流器的输入端和所述第二整流器的输入端连接，所述第一整流器的输出正端与所述逆变器的输入正端连接，所述第一整流器的输出负端通过所述第一功率开关元件与所述逆变器的输入负端连接，所述第一整流器的输出负端通过所述第二功率开关元件与所述第二整流器的输出正端连接，所述第二整流器的输出正端通过所述第三功率开关元件与所述逆变器的输入正端连接，所述第二整流器的输出负端与所述逆变器的输入负端连接，所述逆变器的输出端与所述并网变压器连接，所述第一功率开关元件和所述第三功率开关元件的开关状态一致，所述第二功率开关元件和第一功率开关元件的开关状态不一致；所述第一整流器用于根据所述第一交流电信号生成第一直流电压信号U1生成第一直流电压信号Ud1，以及根据所述第一交流电流信号I1生成第一直流电流信号Id1，，所述第二整流器用于根据所述第二交流电压信号U2生成第二直流电压信号Ud2，以及根据所述第二交流电流信号I2生成第二直流电流信号Id2，，所述逆变器用于根据第三直流电压信号Ud3生成第三交流电压信号U3，根据第三直流电流信号Id3生成第三交流电流信号I3，，并将所述第三交流电压信号U3和所述第三交流电流信号I3输入至所述并网变压器，其中所述第三直流电压信号Ud3根据所述第一直流电压信号Ud1和/或所述第二直流电压信号Ud2获得，所述第三直流电流信号Id3根据所述第一直流电流信号Id1和/或所述第二直流电流信号Id2获得。