风电变流器装置制造方法及图纸

一种风电变流器装置，包含：多个网侧变流器、多个机侧变流器以及直流母线模块。网侧变流器设置于风电系统的塔下，且各包含电性耦接于电网的网侧输出端口与第一及一第二直流输入端口，且任意两个相邻的网侧变流器分别包含的第二与第一直流输入端口相串联。机侧变流器设置于风电系统的塔上，且各包含电性耦接于发电机装置的机侧输入端口与第一及第二直流输出端口，且任意两个相邻的机侧变流器分别包含的第二及第一直流输出端口相串联。直流母线模块包含多个直流母线，电性耦接于网侧变流器及机侧变流器间。其中直流母线其中至少一者包含部分或全部铜排，或是包含部分或全部铝排。该风电变流器装置能降低成本并增加可靠性。

Wind power converter device

【技术实现步骤摘要】
风电变流器装置
本技术涉及一种电力技术，且特别涉及一种风电变流器装置。
技术介绍
随着可再生能源的不断发展，风电变流器作为风力发电装置的核心部分，也不断作为技术人员改进的重点。在电驱动变频器和发电用变流器的领域，可能会根据系统容量的增加而使用多个变流器。然而，使用多个变流器常需多个长距离的直流母线进行电压的传输，如在直流传输能量部分的成本无法下降，将无法提升整体变流器的效能。另外，当电机和发电机距离较远，亦即，发电机侧的变流器与电机侧的变流器较远的情况下，也会使用多个变流器常需多个长距离的直流母线进行电压的传输，如在直流传输能量部分的成本无法下降，将无法提升整体变流器的效能。再者，由于风力发电装置的使用寿命通常设计为较久，例如二十年，因此若无法提升风力发电的装置内的每一变流器的可靠性，将使得风力发电装置可能常故障而需经常停机进行维修，导致无法降低发电生产成本。另外风力发电装置在使用多个变流器的情况下，若有任一变流器发生故障，则可能导致风力发电装置的发电量不足，使得风力发电装置的稳定性不佳。因此，如何设计一个新的风电变流器装置，以解决上述的问题，乃为此一业界亟待解决的问题。
技术实现思路
因此，本技术的一方面是在于提供一种风电变流器装置，包含：多个网侧变流器、多个机侧变流器以及直流母线模块。网侧变流器设置于风电系统的塔下，且各包含电性耦接于电网的多个网侧输出端口、第一直流输入端口以及第二直流输入端口，且任意两个相邻的网侧变流器其中一者的第二直流输入端口与另一者的第一直流输入端口相串联。机侧变流器设置于风电系统的塔上，且各包含电性耦接于发电机装置的机侧输入端口、第一直流输出端口以及第二直流输出端口，且任意两个相邻的机侧变流器其中一者的第二直流输出端口与另一者的第一直流输出端口相串联。直流母线模块包含多个直流母线，电性耦接于网侧变流器及机侧变流器间。其中直流母线其中至少一者可包含部分或全部铜排，或是包含部分或全部铝排。可选地，所述网侧变流器和所述机侧变流器的个数均为n，n≥2；并且所述直流母线包括正直流母线、负直流母线和介于正直流母线和负直流母线支架的至少一中间直流母线；其中第1该网侧变流器的该第一直流输入端口与该第1机侧变流器的第一直流输出端口之间通过正直流母线电性耦接；第n网侧变流器的第二直流输入端口与第n机侧变流器的第二直流输出端口之间通过负直流母线电性耦接；以及第n-1网侧变流器的第二直流输入端口与第n-1机侧变流器的第二直流输出端口之间均通过中间直流母线电性耦接。可选地，风电变流器装置还包含多个机侧控制模块，所述机侧控制模块与所述机侧变流器一一对应，所述机侧控制模块用以接收并根据对应的该机侧变流器的该机侧输入端口的三相输入电流量和第二轴向通用给定电流分量，产生三相电压控制信号控制对应的机侧变流器运行。可选地，所述机侧控制模块包含：电流提取单元，用以提取三相输入电流量；第一转换单元，用以将三相输入电流量转换为第一轴向电流分量与第二轴向电流分量；第一计算单元，用以根据第一轴向电流分量与第一轴向独立给定电流分量计算产生第一轴向差值；第二计算单元，用以根据第二轴向电流分量与第二轴向通用给定电流分量计算产生第二轴向差值；第一电流控制单元，根据第一轴向差值产生第一轴向电压控制信号；第二电流控制单元，根据第二轴向差值产生第二轴向电压控制信号；以及第二转换单元，将第一轴向电压控制信号以及第二轴向电压控制信号转换为三相电压控制信号。可选地，第一转换单元包含d轴与q轴的dq旋转坐标，第一轴向电流分量对应于d轴上的无功电流分量，第二轴向电流分量对应于q轴上的有功电流分量。可选地，所述机侧控制模块包括主机侧控制模块和至少一从机侧控制模块，主机侧控制模块产生并分别输出第二轴向通用给定电流分量至至少一从机侧控制模块。可选地，风电变流装置还包括主控机，所述机侧控制模块包括主机侧控制模块和至少一从机侧控制模块，主控机产生并输出第二轴向通用给定电流分量至主机侧控制模块，再由主机侧控制模块分别输出第二轴向通用给定电流分量至至少一从机侧控制模块。可选地，直流母线模块包含多个第一母线电容组和多个第二母线电容组，其中所述第一母线电容组与所述网侧变流器一一对应，每一第一母线电容组并联连接于对应的网侧变流器的第一直流输入端口及第二直流输入端口之间；所述第二母线电容组与所述机侧变流器一一对应，每一第二母线电容组并联连接于对应的机侧变流器的第一直流输出端口及第二直流输出端口之间。可选地，所述网侧变流器的所述网侧输出端口通过变压器电性耦接于电网；发电机装置包含多组绕组，每一组绕组电性耦接于对应的机侧变流器的该机侧输入端口。可选地，发电机装置为永磁同步发电机装置、电励磁同步发电机装置或感应发电机装置。可选地，所述机侧变流器为两电平变流器，所述网侧变流器为两电平变流器；或者所述机侧变流器为三电平变流器，所述网侧变流器为三电平变流器。可选地，风电变流器装置还包含多个斩波电路，所述机侧变流器的第一直流输出端口和第二直流输出端口之间均并联连接斩波电路。可选地，所述网侧变流器的个数为n以及所述机侧变流器的个数为2n，且所述网侧变流器还包含第一直流中点，其中n≥1；并且所述直流母线包括正直流母线、负直流母线和介于正直流母线和负直流母线支架的至少一中间直流母线；其中，第1网侧变流器的第一直流输入端与第1机侧变流器的第一直流输出端之间通过正直流母线电性耦接；第n网侧变流器的第二直流输入端口与第2n机侧变流器的第二直流输出端口之间通过负直流母线电性耦接；以及第n网侧变流器的第一直流中点与第2n机侧变流器的第一直流输出端口之间，第n-1网侧变流器的第二直流输入端口与第2n-1机侧变流器的第一直流输出端口之间通过中间直流母线电性耦接。可选地，所述机侧变流器为两电平变流器；所述网侧变流器为三电平变流器。可选地，所述网侧变流器的个数为2n以及所述机侧变流器的个数为n，且所述机侧变流器还包含第二直流中点，其中n≥1；并且所述直流母线包括正直流母线、负直流母线和介于正直流母线和负直流母线支架的至少一中间直流母线；其中，第1网侧变流器的第一直流输入端与第1机侧变流器的第一直流输出端之间通过正直流母线电性耦接；第2n网侧变流器的第二直流输入端口与第n机侧变流器的第二直流输出端口之间通过负直流母线电性耦接；以及第2n网侧变流器的第一直流输入端口与第n机侧变流器的第二直流中点之间，第2n-1网侧变流器的第一直流输入端口与第n机侧变流器的第二直流输出端口之间均通过中间直流母线电性耦接。可选地，所述机侧变流器为三电平变流器；所述网侧变流器为两电平变流器。可选地，中间直流母线导体的横截面面积小于正直流母线导体的横截面面积的30％，或中间直流母线导体的横截面面积小于负直流母线导体的横截面面积的30％。应用本技术的优点在于风电变流器装置可通过电性耦接任意两个相邻的网侧变流器间的第一直流输入端口及第二直流输入端口将网侧变流器的直流侧串联连接起来，以及电性耦接任意两个相邻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风电变流器装置，其特征在于，该风电变流器装置包含：/n多个网侧变流器，设置于一风电系统的塔下，且各包含电性耦接于一电网的多个网侧输出端口、一第一直流输入端口以及一第二直流输入端口，且任意两个相邻的所述网侧变流器其中一者的该第二直流输入端口与另一者的该第一直流输入端口相串联；/n多个机侧变流器，设置于该风电系统的塔上，且各包含电性耦接于一发电机装置的机侧输入端口、一第一直流输出端口以及一第二直流输出端口，且任意两个相邻的所述机侧变流器其中一者的该第二直流输出端口与另一者的该第一直流输出端口相串联；以及/n一直流母线模块，包括多个直流母线，电性耦接于所述网侧变流器及所述机侧变流器之间；/n其中，所述直流母线其中至少一者包含部分或全部铜排，或是包含部分或全部铝排。/n

【技术特征摘要】
1.一种风电变流器装置，其特征在于，该风电变流器装置包含：
多个网侧变流器，设置于一风电系统的塔下，且各包含电性耦接于一电网的多个网侧输出端口、一第一直流输入端口以及一第二直流输入端口，且任意两个相邻的所述网侧变流器其中一者的该第二直流输入端口与另一者的该第一直流输入端口相串联；
多个机侧变流器，设置于该风电系统的塔上，且各包含电性耦接于一发电机装置的机侧输入端口、一第一直流输出端口以及一第二直流输出端口，且任意两个相邻的所述机侧变流器其中一者的该第二直流输出端口与另一者的该第一直流输出端口相串联；以及
一直流母线模块，包括多个直流母线，电性耦接于所述网侧变流器及所述机侧变流器之间；
其中，所述直流母线其中至少一者包含部分或全部铜排，或是包含部分或全部铝排。


2.如权利要求1所述的风电变流器装置，其特征在于，所述网侧变流器和所述机侧变流器的个数均为n，n≥2；并且所述直流母线包括正直流母线、负直流母线和介于该正直流母线和该负直流母线支架的至少一中间直流母线；
其中第1该网侧变流器的该第一直流输入端口与该第1机侧变流器的该第一直流输出端口之间通过该正直流母线电性耦接；第n该网侧变流器的该第二直流输入端口与第n该机侧变流器的该第二直流输出端口之间通过该负直流母线电性耦接；以及第n-1该网侧变流器的该第二直流输入端口与第n-1该机侧变流器的该第二直流输出端口之间均通过该中间直流母线电性耦接。


3.如权利要求1所述的风电变流器装置，其特征在于，该风电变流器装置还包含多个机侧控制模块，所述机侧控制模块与所述机侧变流器一一对应，所述机侧控制模块用以接收并根据对应的该机侧变流器的该机侧输入端口的一三相输入电流量和一第二轴向通用给定电流分量，产生一三相电压控制信号控制对应的该机侧变流器运行。


4.如权利要求3所述的风电变流器装置，其特征在于，所述机侧控制模块包含：
一电流提取单元，用以提取该三相输入电流量；
一第一转换单元，用以将该三相输入电流量转换为一第一轴向电流分量与一第二轴向电流分量；
一第一计算单元，用以根据该第一轴向电流分量与一第一轴向独立给定电流分量计算产生一第一轴向差值；
一第二计算单元，用以根据该第二轴向电流分量与该第二轴向通用给定电流分量计算产生一第二轴向差值；
一第一电流控制单元，根据该第一轴向差值产生一第一轴向电压控制信号；
一第二电流控制单元，根据该第二轴向差值产生一第二轴向电压控制信号；以及
一第二转换单元，将该第一轴向电压控制信号以及该第二轴向电压控制信号转换为该三相电压控制信号。


5.如权利要求4所述的风电变流器装置，其特征在于，该第一转换单元包含一d轴与一q轴的一dq旋转坐标，该第一轴向电流分量对应于该d轴上的一无功电流分量，该第二轴向电流分量对应于该q轴上的一有功电流分量。


6.如权利要求3所述的风电变流器装置，其特征在于，所述机侧控制模块包括主机侧控制模块和至少一从机侧控制模块，该主机侧控制模块产生并分别输出该第二轴向通用给定电流分量至该至少一从机侧控制模块。


7.如权利要求3所述的风电变流器装置，其特征在于，该风电变流装置还包括一主控机，所述机侧控制模块包括主机侧控制模块和至少一从机侧控制模块，该主控机产生并输出该第二轴向通用给定电流分量至该主机侧控制模块，再由该主机侧控制模块分别输出该第二轴向通用给定电流分量至该至少一从机侧控制模块。


8.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王长永，陆岩松，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31