一种基于多绕组变压器的混合整流电路及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多绕组变压器的混合整流电路及控制方法，包括：发电机、多绕组变压器、电压源换流器、斩波模块和至少两组整流桥；多绕组变压器用于将发电机产生的交流电转换成多个交流电并将多个交流电分配给电压源换流器和整流桥；整流桥用于将多绕组变压器分配的交流电转换为直流电，电压源换流器用于将多绕组变压器分配的交流电转换为直流电并将直流电输出至斩波模块，斩波模块的输出端和至少两组整流桥的输出端依次串联。通过整流桥和电压源换流器共同分担发电机的功率并整流为直流功率，可以实现大功率高电压等级AC/DC变换功能，净化了定子电流波形质量，提升了系统的发电效率。的发电效率。的发电效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多绕组变压器的混合整流电路及控制方法


[0001]本专利技术涉及发电
，尤其涉及一种基于多绕组变压器的混合整流电路及控制方法。

技术介绍

[0002]风能作为一种清洁、无污染、分布广泛且蕴藏储量大的可再生能源，是目前规模化开发最为成熟的新能源种类，已将成为当前实现“碳中和”目标的主力军。风力发电，是风能开发利用的主要形态，根据开发环境可分为陆上风电与海上风电两大类。相比不断减少的陆上风能开发资源，海上风电具有资源丰富、发电利用小时数高、不占用土地和适宜大规模开发等显著优势，已经成为当前风电开发的重要方向。
[0003]针对大规模较远距离风电汇集
‑
传输系统，特别是海上风电场景，交流送出方案受制于海缆容性充电功率等技术问题，难适用于深远海风电送出场景，柔性直流输电方案具有明显的技术优势。然而，随着风电场容量、面积不断增大，柔性直流应用于远距离风电并网的技术经济问题日渐突出，风电汇集环节仍采用交直交导致系统整体效率低下，发展直流输出型风机单元对汇集成本和发电效率具有积极意义。
[0004]目前大规模风电直流汇集
‑
传输方案中的高直流电压由DC/DC变换器或风机的直接串并联实现，采用多级变换结构，大容量高变比DC/DC变换器基本需要多级变换，系统效率低。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种基于多绕组变压器的混合整流电路及控制方法，以解决现有技术方案的效率低的技术问题。
[0006]本专利技术提出的技术方案如下：
[0007]本专利技术实施例第一方面提供一种基于多绕组变压器的混合整流电路，包括：发电机、多绕组变压器、电压源换流器、斩波模块和至少两组整流桥；所述发电机用于产生交流电；所述多绕组变压器包括一个原边三相绕组和至少三个副边三相绕组，所述多绕组变压器的原边三相绕组和所述发电机连接，所述多绕组变压器的至少一副边三相绕组和所述电压源换流器的交流侧连接，所述多绕组变压器的其余副边三相绕组分别和至少两组所述整流桥的输入端连接，所述多绕组变压器用于将所述发电机产生的交流电转换成多个交流电并将多个交流电分配给所述电压源换流器和所述整流桥；所述整流桥用于将所述多绕组变压器分配的交流电转换为直流电，所述电压源换流器的直流侧和所述斩波模块的输入端连接，所述电压源换流器用于将所述多绕组变压器分配的交流电转换为直流电并将直流电输出至所述斩波模块，所述斩波模块的输出端和至少两组所述整流桥的输出端依次串联形成总直流输出端口，所述斩波模块用于控制其输出端直流电压进而调节总直流输出电压。
[0008]可选地，电压源换流器包括控制器和AC/DC换流器；所述AC/DC换流器的交流侧和所述多绕组变压器的至少一套副边三相绕组连接，所述AC/DC换流器的直流侧和所述斩波
模块的输入端连接；所述AC/DC换流器用于将所述多绕组变压器分配的交流电转换为直流电并将直流电输出至所述斩波模块，所述AC/DC换流器与所述斩波模块均与所述控制器连接；所述控制器用于控制所述AC/DC换流器和所述斩波模块的开启和关闭，以及调节所述斩波模块的输出端和总直流输出端口的直流电压大小。
[0009]可选地，所述AC/DC换流器包括至少一组三相两电平换流器或三相三电平换流器，每一组所述三相两电平换流器或三相三电平换流器的每相交流侧分别和所述多绕组变压器的一副边三相绕组的其中一相连接，每一组所述三相两电平换流器的直流侧或所述三相三电平换流器的直流侧与相邻组三相两电平换流器或三相三电平换流器的直流侧依次串联或相互并联。
[0010]可选地，所述整流桥为三相二极管整流桥，所述三相二极管整流桥的桥臂包括若干依次串联的二极管阀，每个所述二级管阀均并联有阻容缓冲回路。
[0011]可选地，所述整流桥为三相晶闸管半控整流桥，所述三相晶闸管半控整流桥的桥臂包括若干依次串联的晶闸管，每个所述晶闸管均并联有阻容缓冲回路。
[0012]可选地，基于多绕组变压器的混合整流电路还包括至少两组和所述整流桥对应设置的投切模组，投切模组包括投切开关和旁路开关，所述投切开关的一端和所述整流桥的输入端连接，另一端和所述多绕组变压器的副边三相绕组连接，所述旁路开关和对应的所述整流桥的输出端并联，所述投切开关和旁路开关用于调节和所述斩波模块的输出端串联的所述整流桥的数量。
[0013]可选地，基于多绕组变压器的混合整流电路还包括三相交流滤波器，所述三相交流滤波器的一端和所述电压源换流器的交流侧连接，另一端接地。
[0014]可选地，基于多绕组变压器的混合整流电路还包括直流电抗器，所述直流电抗器串接在所述斩波模块的输出端和至少两组所述整流桥的输出端之间。
[0015]可选地，基于多绕组变压器的混合整流电路应用于风电直流风机。
[0016]本专利技术实施例第二方面提供一种混合整流电路的控制方法，应用于如本专利技术实施例第一方面及第一方面任一项所述的基于多绕组变压器的混合整流电路，包括：获取发电机的实时转速，基于所述实时转速获取功率控制指令，所述功率控制指令为所述实时转速对应的最大功率值；计算所述功率控制指令和发电机的实时输出功率的差值，基于所述差值获取直流电压指令；获取所有整流桥的直流电压之和，将所述直流电压指令和所述直流电压之和作差得到斩波模块的电压输出指令；获取电压源换流器的直流电压，将所述电压输出指令和电压源换流器的直流电压作比得到占空比；基于所述占空比控制所述斩波模块工作。
[0017]可选地，在得到斩波模块的电压输出指令后，还包括：判断所述电压输出指令是否达到设定上限值，若达到所述设定上限值，则通过投切开关控制接入的所述整流桥的数量。
[0018]可选地，在获取直流电压指令后，还包括：判断所述实时转速和所述直流电压指令是否均达到设定最大值，若均达到设定最大值，则将所述占空比固定于最大阈值，通过电机转速控制环得到桨距角调节指令，基于所述桨距角调节指令调节所述实时转速和所述实时输出功率，若桨距角调节指令重新回升至0
°
，则重新执行得到所述占空比的步骤以及基于所述占空比控制所述斩波模块工作的步骤。
[0019]从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：
[0020]本专利技术实施例提供的一种基于多绕组变压器的混合整流电路，包括：发电机、多绕组变压器、电压源换流器、斩波模块和至少两组整流桥；所述发电机用于产生交流电；所述多绕组变压器包括一个原边三相绕组和至少三个副边三相绕组，所述多绕组变压器的原边三相绕组和所述发电机连接，所述多绕组变压器的至少一副边三相绕组和所述电压源换流器的交流侧连接，所述多绕组变压器的其余副边三相绕组分别和至少两组所述整流桥的输入端连接，所述多绕组变压器用于将所述发电机产生的交流电转换成多个交流电并将多个交流电分配给所述电压源换流器和所述整流桥；所述整流桥用于将所述多绕组变压器分配的交流电转换为直流电，所述电压源换流器的直流侧和所述斩波模块的输入端连接，所述电压源换流器用于将所述多绕组变压器分配的交流电转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多绕组变压器的混合整流电路，其特征在于，包括：发电机、多绕组变压器、电压源换流器、斩波模块和至少两组整流桥；所述发电机用于产生交流电；所述多绕组变压器包括一个原边三相绕组和至少三个副边三相绕组，所述多绕组变压器的原边三相绕组和所述发电机连接，所述多绕组变压器的至少一副边三相绕组和所述电压源换流器的交流侧连接，所述多绕组变压器的其余副边三相绕组分别和至少两组所述整流桥的输入端连接，所述多绕组变压器用于将所述发电机产生的交流电转换成多个交流电并将多个交流电分配给所述电压源换流器和所述整流桥；所述整流桥用于将所述多绕组变压器分配的交流电转换为直流电，所述电压源换流器的直流侧和所述斩波模块的输入端连接，所述电压源换流器用于将所述多绕组变压器分配的交流电转换为直流电并将直流电输出至所述斩波模块，所述斩波模块的输出端和至少两组所述整流桥的输出端依次串联形成总直流输出端口，所述斩波模块用于控制其输出端直流电压进而调节总直流输出电压。2.根据权利要求1所述的基于多绕组变压器的混合整流电路，其特征在于，所述电压源换流器包括控制器和AC/DC换流器
；
所述AC/DC换流器的交流侧和所述多绕组变压器的至少一套副边三相绕组连接，所述AC/DC换流器的直流侧和所述斩波模块的输入端连接；所述AC/DC换流器用于将所述多绕组变压器分配的交流电转换为直流电并将直流电输出至所述斩波模块，所述AC/DC换流器与所述斩波模块均与所述控制器连接；所述控制器用于控制所述AC/DC换流器和所述斩波模块的开启和关闭，以及调节所述斩波模块的输出端和总直流输出端口的直流电压大小。3.根据权利要求2所述的基于多绕组变压器的混合整流电路，其特征在于，所述AC/DC换流器包括至少一组三相两电平换流器或三相三电平换流器，每一组所述三相两电平换流器或三相三电平换流器的每相交流侧分别和所述多绕组变压器的一副边三相绕组的其中一相连接，每一组所述三相两电平换流器的直流侧或所述三相三电平换流器的直流侧与相邻组三相两电平换流器或三相三电平换流器的直流侧依次串联或相互并联。4.根据权利要求1所述的基于多绕组变压器的混合整流电路，其特征在于，所述整流桥为三相二极管整流桥，所述三相二极管整流桥的桥臂包括若干依次串联的二极管阀，每个所述二级管阀均并联有阻容缓冲回路。5.根据权利要求1所述的基于多绕组变压器的混合整流电路，其特征在于，所述整流桥为三相晶闸管半控整流桥，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：林志光，陈凯龙，王新颖，汤广福，韩华春，刘亚丽，程亭婷，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：