变流器及风力发电机组制造技术

本申请实施例提供一种变流器及风力发电机组，该变流器包括：整流装置、电网侧电路模块、以及至少两组功率单元组；各组功率单元组都分别电连接于整流装置和电网侧电路模块之间；每组功率单元组都至少包括一个功率单元，且该变流器中的各功率单元均并联；属于同一功率单元组的功率单元的额定功率相同，属于不同功率单元组的功率单元的额定功率不同。

Converter and Wind Turbine

The embodiment of this application provides a converter and a wind turbine, which includes a rectifier, a grid-side circuit module, and at least two groups of power units; each group of power units is electrically connected between the rectifier and the grid-side circuit module; each group of power units includes at least one power unit, and each power unit of the converter is in parallel. The rated power of power units belonging to the same power unit group is the same, and the rated power of power units belonging to different power unit groups is different.

【技术实现步骤摘要】
变流器及风力发电机组
本申请涉及功率转换
，具体而言，本申请涉及一种变流器及风力发电机组。
技术介绍
在风力发电领域，降低系统成本和增加发电效率已经成为了行业发展趋势。模块化风电变流器由于具备功率的易扩展性，并且方便生产管理及运营维护，逐渐成为一种研究的方向。模块化风电变流器包括多个并联的功率单元，通过改变模块化风电变流器中功率单元的数量来功率单元的额定功率，以适应不同功率等级的风力发电机组的功率输出的需求。目前，风力发电机组中采用的控制技术包括矢量控制技术、DTC(DirectTorqueControl，直接转矩控制)技术以及开环的压频比控制技术，这就要求模块化风电变流器中每个功率单元的额定功率都是相同的。其原因在于：对于矢量控制技术和DTC技术，如果两个功率模块的额定功率不同，那么这两个功率模块便无法同时进行发电机参数识别分配和磁链定向控制，进而便无法采用矢量控制技术和DTC直接转矩控制技术；对于压频比控制技术，其直接控制量为发电机的端电压和频率，而不是电机功率/转矩，如果两个功率模块的额定功率不同，那么额定功率大的功率模块可能会同时拖动发电机和额定功率小的功率模块，容易导致额定功率大的功率模块严重过载，或两个不同额定功率的功率模块输出功率振荡，影响正常运行。基于上述原因，现有的模块化风电变流器中，每个功率单元的额定功率都是相同的，对于某些特定功率等级的风力发电机组，模块化风电变流器不能做到功率的完全匹配，导致其一部分的功率无法被充分利用。例如，假设每个功率单元为500KW，对于输出功率为3100KW的风力发电机组，就需要7个功率单元并联成额定功率为3500KW的模块化风电变流器来匹配该风力发电机组，这样会造成模块化风电变流器有400KW功率的浪费，增加模块化风电变流器的系统成本，不利于模块化技术的推广使用。综上所示，现有的模块化风电变流器存在无法精确地匹配发电机的输出功率。
技术实现思路
本申请针对现有方式的缺点，提出一种变流器及风力发电机组，用以解决现有的模块化风电变流器存在无法精确地匹配发电机的输出功率的技术问题。本申请实施例提供了一种变流器，包括：整流装置、电网侧电路模块、以及至少两组功率单元组；每组功率单元组分别电连接于整流装置和电网侧电路模块之间；每组功率单元组包括至少一个功率单元，且该变流器中的各功率单元均并联；属于同一功率单元组的功率单元的额定功率相同，属于不同功率单元组的功率单元的额定功率不同。本申请实施例还提供一种风力发电机组，包括上述变流器；其中，整流装置与发电机的输出端电连接；电网侧电路模块与电网连接。本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是：在本申请实施例提供的变流器中，整流装置首先将发电机输出的交流电转换为直流电，再将该直流电输入至各个功率单元，这样便不需要对发电机进行励磁控制，各组功率单元组分配对应的输出功率即可，因此，属于不同功率单元组的功率单元的额定功率可以不同，换言之，该变流器可以包括多个具有不同额定功率等级的功率单元，提高了该变流器中功率单元的功率等级精细化程度，理论上，对于任意一个发电机的输出功率，都可以与预设数量的具有不同额定功率等级的功率单元组合后的总额定功率更加精确地匹配，甚至完全匹配，大大降低了该变流器的额定功率被浪费的程度和几率，有效地节约了成本。本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。附图说明本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为本申请实施例提供的变流器的电路拓扑图；图2为本申请实施例提供的功率单元的电路拓扑图；图3为本申请实施例提供的电网侧电路模块的电路拓扑图；图4为本申请实施例提供的变流器的结构示意图；图5为本申请实施例提供的升压电路的控制结构图；图6为本申请实施例提供的逆变电路的控制结构图；图中：1-整流装置；2-电网侧电路模块；21-电网侧电路模块2的电网侧开关；22-电网侧电路模块2的第三电容；23-电网侧电路模块2的预充电装置；24-电网侧电路模块2的电网侧防雷装置；3-功率单元；31-功率单元3的直流升压电路；32-功率单元3的逆变电路；311-功率单元3的第一绝缘栅双极型晶体管；312-功率单元3的第二绝缘栅双极型晶体管；313-功率单元3的第一电感；314-功率单元3的第一电容；321-逆变电路32的第三绝缘栅双极型晶体管；322-逆变电路32的第四绝缘栅双极型晶体管；323-逆变电路32的第二电容；33-功率单元3的第二电感；4-第一控制器；5-第二控制器；6-电机侧防雷装置；7-电机侧开关；81-功率转换柜；82-控制柜；83-冷却柜；84-冷却模块；85-冷却通道；100-发电机；200-电网侧变压器；300-主控器。具体实施方式下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。首先对本申请涉及的几个名词进行介绍和解释：PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。PWM模块是指具备上述功能的模块。SPWM(SinusoidalPulseWidthModulation，正弦脉宽调制)是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占空比按正弦规律排列，这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。SPWM模块是指具备上述功能的模块。PI调节器是一种线性控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例(P)和积分(I)通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。PLL(PhaseLockedLoop，锁相回路)用来统一整合时脉讯号，使内存能正确的存取资料。PLL模块是指具备上述功能的模块。Clark转换：将一个三相系统修改成两个坐标系统。Park转换：将双向静态系统转换成转动系统矢量。绝缘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变流器，其特征在于，包括：整流装置、电网侧电路模块、以及至少两组功率单元组；每组所述功率单元组分别电连接于所述整流装置和所述电网侧电路模块之间；每组功率单元组包括至少一个功率单元，且该变流器中的各功率单元均并联；属于同一功率单元组的功率单元的额定功率相同，属于不同功率单元组的功率单元的额定功率不同。

【技术特征摘要】
1.一种变流器，其特征在于，包括：整流装置、电网侧电路模块、以及至少两组功率单元组；每组所述功率单元组分别电连接于所述整流装置和所述电网侧电路模块之间；每组功率单元组包括至少一个功率单元，且该变流器中的各功率单元均并联；属于同一功率单元组的功率单元的额定功率相同，属于不同功率单元组的功率单元的额定功率不同。2.根据权利要求1所述的变流器，其特征在于，至少两组功率单元组中，一组功率单元组中功率单元的额定功率是另一组功率单元组中功率单元的额定功率的2倍至5倍。3.根据权利要求1所述的变流器，其特征在于，包括：至少两个控制器；每个所述控制器与对应的一组所述功率单元组中的各功率单元电连接；一组所述功率单元组被分配的应输出功率占该变流器的总输出功率的百分比，等于该组所述功率单元组的额定功率占该变流器的总额定功率的百分比。4.根据权利要求3所述的变流器，其特征在于，每个所述功率单元都包括直流升压电路和逆变电路；所述整流装置、所述直流升压电路、所述逆变电路和所述电网侧电路模块依次电连接；同一组所述功率单元组中，各所述功率单元的所述直流升压电路并联；所述整流装置的直流正输出端与每个所述直流升压电路的输入端电连接，所述整流装置的直流负输出输与每个所述直流升压电路的直流负输出端电连接。5.根据权利要求4所述的变流器，其特征在于，所述直流升压电路包括多个并联的第一半桥电路；每个所述第一半桥电路的输入端都与所述整流装置的直流正输出端电连接，每个所述第一半桥电路的直流负输出端都与所述整流装置的直流负输出端电连接。6.根据权利要求5所述的变流器，其特征在于，所述第一半桥电路包括：串联的第一绝缘栅双极型晶体管和第二绝缘栅双极型晶体管；所述整流装置的直流正输出端与所述第一半桥电路中串联处的节点电连接，所述整流装置的直流负输出输与所述第二绝缘栅双极型晶体管的发射极电连接，所述第一绝缘栅双极型晶体管的集电极连接至指定的正电平端；所述第一绝缘栅双极型晶体管和所述第二绝缘栅双极型晶体管的控制端分别与所述控...

【专利技术属性】
技术研发人员：符松格，秦承志，
申请(专利权)人：北京天诚同创电气有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11