集成储能型矩阵式模块化多电平换流器制造技术

本实用新型专利技术提供一种集成储能型矩阵式模块化多电平换流器，涉及发电技术领域，用于解决电能损失大、风电机组输出功率波动大的技术问题。该集成储能型矩阵式模块化多电平换流器连接在风机的发电机和升压变压器间，发电机输出的交流电为第一频率，升压变压器输出的交流电为第二频率，集成储能型矩阵式模块化多电平换流器转换第一频率和第二频率；集成储能型矩阵式模块化多电平换流器包括多个桥臂，每个桥臂包括串联的桥臂电抗器和多个子模块，多个子模块均包括至少一个储能电池组。集成储能型矩阵式模块化多电平换流器直接进行交流

【技术实现步骤摘要】
集成储能型矩阵式模块化多电平换流器


[0001]本技术涉及风力发电领域，尤其涉及一种集成储能型矩阵式模块化多电平换流器。

技术介绍

[0002]随着环境问题、能源问题的日益严峻，风能作为一种可再生绿色资源，越来越受到重视，发电技术不断发展。在发电的过程中，风机的发电机发出的电能通常经过风机变流器的转换，再经升压变压器升压后输出至电网。风机变流器根据风速大小适应发电机不同的主轴转速，使得发电机捕获最大的风能，将发电机在自然风作用下发出的电能转换为符合并网要求的电能，并具有一定的故障穿越能力。然而，上述过程中，风机变流器的电能损失较大，风电机组输出功率的波动性较大。

技术实现思路

[0003]鉴于上述问题，本技术实施例提供一种集成储能型矩阵式模块化多电平换流器，减少电能损失，并减少风电机组输出功率的波动性。
[0004]为了实现上述目的，本技术实施例提供如下技术方案：
[0005]本技术实施例提供一种集成储能型矩阵式模块化多电平换流器，所述集成储能型矩阵式模块化多电平换流器连接在风机的发电机和电网之间，所述发电机输出的交流电的频率为第一频率，所述升压变压器输出的交流电的频率为第二频率，所述集成储能型矩阵式模块化多电平换流器用于转换所述第一频率和所述第二频率；
[0006]所述集成储能型矩阵式模块化多电平换流器包括多个桥臂，每个所述桥臂包括串联连接的桥臂电抗器和多个子模块，多个所述子模块均包括至少一个储能电池组。
[0007]在一些可能的实施例中，所述桥臂电抗器为电感。
[0008]在一些可能的实施例中，多个所述子模块还均包括：两个第一支路、电容器和直流端口；
[0009]两个所述第一支路和所述电容器并联连接，且两个所述第一支路和所述电容器的两端均分别连接所述直流端口的两个直流输出端，至少一个所述储能电池组的两端分别连接所述直流端口的两个直流输入端；
[0010]每个所述第一支路包括串联连接的两个开关器件，每个所述开关器件包括并联连接的全控型电力电子开关和二极管；
[0011]一个所述储能电池组包括串联连接的多个储能电池。
[0012]在一些可能的实施例中，所述全控型电力电子开关为绝缘栅双极晶体管或集成门极换流晶闸管；
[0013]当所述全控型电力电子开关为绝缘栅双极晶体管时，所述绝缘栅双极晶体管的集电极与相对应的所述二极管的阴极连接，所述绝缘栅双极晶体管的发射极与相对应的所述二极管的阳极连接，所述绝缘栅双极晶体管的栅极与外围电路连接；
[0014]当所述全控型电力电子开关为集成门极换流晶闸管时，所述集成门极换流晶闸管的阴极与相对应的所述二极管的阳极连接，所述集成门极换流晶闸管的阳极与相对应的所述二极管的阴极连接，所述集成门极换流晶闸管的门极与外围电路连接。
[0015]在一些可能的实施例中，所述发电机为双馈异步发电机，所述直流端口为DC
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DC变压器，所述DC
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DC变压器控制相对应所述储能电池组充放电。
[0016]在一些可能的实施例中，所述集成储能型矩阵式模块化多电平换流器一端连接所述双馈异步发电机的转子，另一端连接所述升压变压器的低压侧。
[0017]在一些可能的实施例中，所述发电机为永磁发电机，所述直流端口为直流滤波器，所述电容器控制相对应的所述储能电池组充放电。
[0018]在一些可能的实施例中，所述集成储能型矩阵式模块化多电平换流器一端连接所述永磁发电机的定子，另一端连接所述升压变压器的低压侧。
[0019]在一些可能的实施例中，所述集成储能型矩阵式模块化多电平换流器还包括三个第一连接线和三个第二连接线，三个所述第一连接线的一端均连接所述发电机，三个所述第二连接线的一端均连接所述升压变压器的低压侧；
[0020]所述桥臂的数量为九个，九个所述桥臂呈三行三列排布，同一列的三个所述桥臂的第一端均连接在一个所述第一连接线上，且同一行的三个所述桥臂的第二端均连接在一个所述第二连接线上。
[0021]在一些可能的实施例中，三个所述第一连接线分别与所述发电机的三相输出相连，三个所述第二连接线分别与连接所述升压变压器的三相输入相连。
[0022]本技术实施例中，集成储能型矩阵式模块化多电平换流器连接在发电机和升压变压器之间，发电机输出的交流电的频率为第一频率，升压变压器输出的交流电的频率为第二频率，以输送至电网，集成储能型矩阵式模块化多电平换流器用于转换第一频率和第二频率，使得发电机与电网之间直接进行交流
‑
交流转换，减少电能的转换次数，从而减少了电能的损失。集成储能型矩阵式模块化多电平换流器的子模块中包括至少一个储能电池组，通过集成储能电池组，利用储能电池组存储和释放电能，可以减小风电机组输出功率的波动，从而减小向电网输入功率的波动，可以弥补风功率预测的偏差，甚至具有一次调频甚至二次调频的能力。
[0023]除了上面所描述的本技术实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本技术实施例提供的集成储能型矩阵式模块化多电平换流器所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，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。
[0025]图1为本技术实施例的集成储能型矩阵式模块化多电平换流器的结构示意图；
[0026]图2为本技术实施例的子模块的结构示意图；
[0027]图3为本技术实施例的集成储能型矩阵式模块化多电平换流器一种连接示意图；
[0028]图4为本技术实施例的集成储能型矩阵式模块化多电平换流器另一种连接示意图。
[0029]附图标记说明：
[0030]10
‑
集成储能型矩阵式模块化多电平换流器；
[0031]11
‑
桥臂；
[0032]12
‑
第一连接线；
[0033]13
‑
第二连接线；
[0034]20
‑
子模块；
[0035]21
‑
第一支路；
[0036]22
‑
电容器；
[0037]23
‑
直流端口；
[0038]24
‑
储能电池组；
[0039]25
‑
第三连接线；
[0040]26
‑
第四连接线；
[0041]27
‑
第五连接线；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成储能型矩阵式模块化多电平换流器，其特征在于，所述集成储能型矩阵式模块化多电平换流器连接在风机的发电机和升压变压器之间，所述发电机输出的交流电的频率为第一频率，所述升压变压器输出的交流电的频率为第二频率，所述集成储能型矩阵式模块化多电平换流器用于转换所述第一频率和所述第二频率；所述集成储能型矩阵式模块化多电平换流器包括多个桥臂，每个所述桥臂包括串联连接的桥臂电抗器和多个子模块，多个所述子模块均包括至少一个储能电池组。2.根据权利要求1所述的集成储能型矩阵式模块化多电平换流器，其特征在于，所述桥臂电抗器为电感。3.根据权利要求1或2所述的集成储能型矩阵式模块化多电平换流器，其特征在于，多个所述子模块还均包括：两个第一支路、电容器和直流端口；两个所述第一支路和所述电容器并联连接，且两个所述第一支路和所述电容器的两端均分别连接所述直流端口的两个直流输出端，至少一个所述储能电池组的两端分别连接所述直流端口的两个直流输入端；每个所述第一支路包括串联连接的两个开关器件，每个所述开关器件包括并联连接的全控型电力电子开关和二极管；一个所述储能电池组包括串联连接的多个储能电池。4.根据权利要求3所述的集成储能型矩阵式模块化多电平换流器，其特征在于，所述全控型电力电子开关为绝缘栅双极晶体管或集成门极换流晶闸管；当所述全控型电力电子开关为绝缘栅双极晶体管时，所述绝缘栅双极晶体管的集电极与相对应的所述二极管的阴极连接，所述绝缘栅双极晶体管的发射极与相对应的所述二极管的阳极连接，所述绝缘栅双极晶体管的栅极与外围电路连接；当所述全控型电力电子开关为集成门极换流晶闸管时，所述集成门极换流晶闸管的阴极与相对应的所述二极管的阳极连接，所述集成门极换流晶闸管的阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：许冬，吴启仁，杨本均，张伶俐，
申请(专利权)人：中国三峡新能源集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：