用于风电场输电系统的变流器和风电场输电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于风电场输电系统的变流器和风电场输电系统。该变流器包括三个级联功率串；其中，每个级联功率串包括第一输出端子和第二输出端子，每个级联功率串的第一输出端子之间形成星点连接，每个级联功率串的第二输出端子形成变流器的三相输出；每个级联功率串的三相输入与风力发电机组的双馈发电机的转子绕组连。根据本实用新型专利技术实施例提供的变流器，可以升高变流器的输出电压，降低输出电流，减少整机系统的损耗，提高风电场输电系统稳定性。

Converter for wind farm transmission system and transmission system for wind farm

The utility model discloses a converter for wind power transmission system and a wind farm transmission system. The converter consists of three cascaded power strings; in which each cascaded power string includes the first output terminal and the second output terminal, the first output terminals of each cascaded power string form a star point connection, and the second output terminal of each cascaded power string forms a three-phase output of the converter; each cascade power string is three phase transmission. The rotor winding of a doubly fed generator connected to a wind turbine is connected. According to the converter provided by the utility model, the output voltage of the converter can be raised, the output current is reduced, the loss of the whole system is reduced and the stability of the transmission system of the wind farm can be improved.

【技术实现步骤摘要】
用于风电场输电系统的变流器和风电场输电系统
本技术涉及风电并网
，尤其涉及一种用于风电场输电系统的变流器和风电场输电系统。
技术介绍
随着能源危机的加剧，新能源的开发与利用已成为研究的热点，风电是目前具有大规模开发潜能的可再生能源。风力发电机组是将风能转换为机械能，机械能带动发电机转子旋转，最终输出交流电的电力设备。由于我国风资源分布比较集中，风电开发采用了大规模、高度集中接入和远距离传输的模式。为了保证风力发电机组输出的低频交流电的电压稳定性，通常将风力发电机组输出的低频交流电能经过整流转变成直流电能，再经过逆变电路将直流电能转变成交流市电，才能保证稳定使用。目前的风力发电机组输电系统中，通常利用变流器实现上述电能的传送与变换过程。实际应用时，在输送同等功率的条件下，变流器输出的电压较低，且输出电流较大，在传输线缆上造成的损耗较大，风力发电机组的效率较低。另外，随着风力发电机组的容量越来越大，低压变流器往往通过并联扩大容量。然而，低压变流器并联得到的变流器并联系统易引起严重的环流问题，环流问题会导致该低压变流器并联系统输出电流的均流特性达不到理想的效果，对风力发电机系统的可靠性造成影响。
技术实现思路
本技术实施例提供一种用于风电场输电系统的变流器和风电场输电系统，可以升高变流器的输出电压，降低输出电流，减少整机系统的损耗，并可以减少大量低压电缆的使用，缓解风机系统的解缆压力。根据本技术实施例的一方面，提供一种用于风电场输电系统的变流器，包括三个级联功率串；其中，每个级联功率串包括第一输出端子和第二输出端子，每个级联功率串的第一输出端子之间形成星点连接，每个级联功率串的第二输出端子形成变流器的三相输出；每个级联功率串的三相输入与风力发电机组的双馈发电机的转子绕组连接。根据本技术实施例的另一方面，提供一种风电场输电系统，包括并联的多个双馈风力发电机组，每个双馈风力发电机组包括双馈发电机和上述实施例描述的变流器；双馈发电机包括定子和转子，定子包括定子三相绕组，转子包括多个转子绕组，多个转子绕组的数量为3N，并且每三个转子绕组形成双馈发电机的转子三相绕组，其中，N为大于等于3的整数，双馈发电机的转子三相绕组连接于变流器。根据本技术实施例中的用于风电场输电系统的变流器和风电场输电系统，可以通过模块化级联的方式，通过变流器中的级联功率串，升高变流器的输出电压，降低输出电流，减小了大批量低压电缆的使用，减小整机系统的损耗。同时，本技术实施例中的变流器可以避免目前低压大容量变流器必须进行并联提升容量的选择，从而避免了并联电缆的均流及环流等技术问题，提升了风机系统的可靠性。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是示出现有技术一种风电场输电系统的拓扑结构示意图；图2是示出根据本技术一实施例提供的用于风电场输电系统的变流器的结构示意图；图3是示出根据本技术一些示例性实施例的变流器的详细结构示意图；图4是示出根据本技术一实施例的功率单元的具体结构示意图；图5是示出根据本技术一实施例提供的风电场输电系统的结构示意图。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，标记说明如下：10-双馈交流风力发电机组；20-汇流母线；11-风力发电机；12-双馈发电机；13-低压变流器；14-升压变压器；300-变流器；310-第一级联功率串；320-第二级联功率串；330-第三级联功率串；3111-三相整流器模块；3112-母线电容及放电电阻；3113-斩波电路模块；3114-H式桥臂逆变器模块；510-双馈风力发电机组；520-中压供电母线；511-双馈发电机；512-升压变压器。具体实施方式下面将详细描述本技术的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本技术，并不被配置为限定本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本技术的示例来提供对本技术更好的理解。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。图1是示出现有技术一种风电场输电系统的拓扑结构示意图。如图1所示，传统的基于风电场的输电系统由多组双馈交流风力发电机组10和中压35KV汇流母线20构成，每组双馈交流风力发电机组10包括风力发电机11、双馈发电机12、低压变流器13和升压变压器14。其中，双馈发电机包含三相定子绕组1201和三相转子绕组1202；双馈发电机12的三相定子绕组1201与升压变压器14的低压侧连接；双馈电机的转子绕组与低压变流器13的风力发电机侧的三相电缆相连接，低压变流器13的电网侧的三相电缆可以接入电网或电网中的其他电气设备例如升压变压器14。作为一个示例，升压变压器14可以将在双馈发电机12的定子侧的70％的690V交流电压的功率，和双馈发电机120的转子侧的30％的690V交流电压的功率，转换成35KV风电场的中压母线。但是，该变流器输出电压较低且电流较大，在输送同等功率的条件下，传输线缆的损耗很大，风机发电机组的效率得不到提高。需要大量的贵金属的低压电缆的使用，造成整机系统的损耗较大。随着风力发电机组的容量越来越大，低压变流器需要通过并联扩大容量。然而，低压变流器并联得到的变流器并联系统易引起严重的环流问题，环流问题会导致该低压变流器并联系统输出电流的均流特性达不到理想的效果，对风机系统的可靠性造成影响。基于上述原因，本技术实施例提供了一种用于风电场输电系统的变流器，改变了变流器的内部电气结构，可以升高变流器的输出电压，降低输出电流，减少整机系统的损耗，并可以提高风机系统的可靠性。为了更好的理解本技术，下面将结合附图，详细描述根据本技术实施例的变流器和风电场输电系统，应注意，这些实施例并不是用来限制本技术公开的范围。图2示出了根据本技术一实施例提供的风电变流器的结构示意图。如图2所示，变流器300具体可以包括三个级联功率串，其中，每个级联功率串可以包括第一输出端子和第二输出端子，每个级联功率串的第一输出端子之间形成星点连接，每个级联功率串的第二输出端子形成变流器300的三相输出；每个级联功率串的三相输入与风力发电机组的双馈发电机的一组转子绕组连接。在该实施例中，该三个级联功率串被配置为可以将双馈发电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于风电场输电系统的变流器，其特征在于，所述变流器包括三个级联功率串；其中，每个级联功率串包括第一输出端子和第二输出端子，所述每个级联功率串的第一输出端子之间形成星点连接，所述每个级联功率串的第二输出端子形成所述变流器的三相输出；所述每个级联功率串的三相输入与风力发电机组的双馈发电机的转子绕组连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于风电场输电系统的变流器，其特征在于，所述变流器包括三个级联功率串；其中，每个级联功率串包括第一输出端子和第二输出端子，所述每个级联功率串的第一输出端子之间形成星点连接，所述每个级联功率串的第二输出端子形成所述变流器的三相输出；所述每个级联功率串的三相输入与风力发电机组的双馈发电机的转子绕组连接。2.根据权利要求1所述的变流器，其特征在于，所述每个级联功率串包括多个功率单元；其中，每个功率单元的三相输入一一对应地与所述双馈发电机的一组转子三相绕组连接；所述每个级联功率串的所述多个功率单元之间串行连接；所述每个功率单元包括第一交流输出端子和第二交流输出端子，每个级联功率串中相邻两个功率单元中上一个功率单元的第二交流端子与下一个功率单元的第一交流端子连接，所述每个级联功率串的串行连接的第一个功率单元的第一交流端子作为所述每个级联功率串的第一输出端子，所述每个级联功率串的串行连接的最后一个功率单元的第二交流端子作为所述每个级联功率串的第二输出端子。3.根据权利要求1所述的变流器，其特征在于，所述变流器的三相输出连接于所述风力发电机组的升压变压器。4.根据权利要求2所述的变流器，其特征在于，所述每个功率单元包括依次连接的三相整流器模块、母线电容、放电电阻、斩波电路模块、以及H式桥臂逆变器模块，其中，所述三相整流器模块，被配置为经由三相电缆与所述双馈发电机的其中一组三相绕组连接，并且被配置为对所述双馈发电机输出的低频交流电能进行整流，将所述低频交流电能转换为直流电能；所述母线电容及所述放电电阻，被配置为连接于所述三相整流器模块的两个输出端；所述斩波电路模块，被配置为在所述直流母线电压超过预设的直流母线电压阈值时，通过所述斩波电路模...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨有涛，李战龙，杨志千，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11