一種直流母線兩單元串聯式的風電變流器主電路拓撲結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種直流母線兩單元串聯式的風電變流器主電路拓撲結構，包括發電機、正母線、負母線、連接外部電網的變壓器、以及連接正母線、負母線的整流模塊、升壓模塊、逆變模塊，正母線與負母線經過整流模塊、升壓模塊、逆變模塊處理后串聯并中性點接地，本設計可以承擔更高的發電機出口電壓，同時提高直流母線電壓等級，并且在同等功率下減少母線電流，適用于大功率直驅型風電變流器，控制方式靈活，同時降低絕緣的難度，整體結構比單純更換IGBT功率器件或者母線并聯電路更加緊湊，減少變流器的占地體積，容易實現設計選型和系統化配置。
【專利說明】
一種直流母線兩單元串聯式的風電變流器主電路拓撲結構
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種風電變流器，特別是一種直流母線兩單元串聯式的風電變流器主電路拓撲結構。
【背景技術】
[0002]隨著新能源的廣泛應用，在風力發電的領域上，為了提高風電利用效率，風電機組的功率不斷增大，而功率的增大帶來的是發電機出口電壓和電流相應增大的問題，因此對變流器容量的需求不斷提高。
[0003]由于現今市場上主流的變流器是低壓變流器，低壓變流器使用的功率器件IGBT功率器件大都是1700V電壓等級，變流器功率的增大及發電機出口電壓的升高要求使用的IGBT功率器件規格不斷增加，由于受到IGBT功率器件器件的使用原則和使用技術限制，用戶們一般只能更換更大規格的IGBT功率器件或者采用并聯功率器件并聯的方式實現，在功率增大到一定程度時，變流器體積將會由于采用并聯的方式而增大，然而在風電基塔中的空間是有限的，變流器將無法放置在基塔內。
【實用新型內容】
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型的目的是提供一種通過直流母線兩單元串聯的變流器主電路的拓撲結構。
[0005]本實用新型采用的技術方案是:
[0006]—種直流母線兩單元串聯式的風電變流器主電路拓撲結構，包括發電機、正母線、負母線、連接外部電網的變壓器、以及連接正母線、負母線的整流模塊、升壓模塊、逆變模塊，所述整流模塊的輸入端與發電機電性連接，所述升壓模塊的輸入端與整流模塊的輸出端電性連接，所述升壓模塊的輸出端與逆變模塊的輸入端電性連接，該逆變模塊的輸出端與變壓器并網連接，所述升壓模塊分為正升壓模塊、負升壓模塊，所述逆變模塊包括正逆變模塊、負逆變模塊，所述整流模塊、正升壓模塊、正逆變模塊、負逆變模塊、負升壓模塊依次串聯，所述變壓器分別與正逆變模塊的輸出端、負逆變模塊的輸出端電性連接，所述正逆變模塊與負逆變模塊的連接點接地。
[0007]所述正升壓模塊包括第一正升壓電路和第二正升壓電路，所述第一正升壓電路包括電感L1、IGBT功率器件Ql、二極管Dl、二極管D5、電容Cl，IGBT功率器件Ql與二極管Dl并聯組成第一開關電路，該正升壓電路內的輸入端連接電感LI的一端，該電感LI的另一端與二極管D5正極連接且與第一開關電路的正極連接，所述第二正升壓電路包括電感L2、IGBT功率器件Q2、二極管D2、二極管D6、電容C2，IGBT功率器件Q2與二極管D2并聯組成第二開關電路，該正升壓電路內的輸入端連接電感L2的一端，該電感L2的另一端與二極管D6正極連接且與第二開關電路的正極連接，該二極管D6負極與二極管D5負極連接且與電容Cl的正極連接，第一開關電路的負極與第二開關電路的負極連接且與電容C2負極連接且接地，電容Cl負極與電容C2正極連接且連接點NI連接變壓器星型繞組a的中性點，所述負升壓模塊包括第一負升壓電路和第二負升壓電路，所述第一負升壓電路包括電感L3、IGBT功率器件Q3、二極管D3、二極管D7、電容C3，IGBT功率器件Q3與二極管D3并聯組成第三開關電路，該負升壓電路內的輸入端連接電感L3的一端，該電感L3的另一端與二極管D7負極連接且與第三開關電路的負極連接，所述第二負升壓電路包括電感L4、IGBT功率器件Q4、二極管D4、二極管D8、電容C4，IGBT功率器件Q4與二極管D4并聯組成第四開關電路，該負升壓電路內的輸入端連接電感L4的一端，該電感L4的另一端與二極管D8負極連接且與第四開關電路的負極連接，該二極管D7正極與二極管D8正極連接且與電容C4負極連接，第三開關電路的正極與第四開關電路的正極連接且與電容C3正極連接且接地，電容C3負極與電容C4正極連接且連接點N2連接變壓器星型繞組b的中性點。
[0008]本變流器電路還包括正制動電阻和負制動電阻，該正制動電阻分別與正升壓模塊、正逆變模塊電性連接，該負制動電阻分別與負升壓模塊、負逆變模塊電性連接。
[0009]本實用新型的有益效果:
[0010]本實用新型變流器電路的正、負母線經過整流模塊、升壓模塊、逆變模塊處理后串聯并中性點接地，本設計可以承擔更高的發電機出口電壓，同時提高直流母線電壓等級，并且在同等功率下減少母線電流，適用于大功率直驅型風電變流器，控制方式靈活，同時降低絕緣的難度，整體結構比單純更換IGBT功率器件或者母線并聯電路更加緊湊，減少變流器的占地體積，容易實現設計選型和系統化配置。
[0011 ]升壓模塊包括正、負升壓模塊，且正升壓模塊包括兩個正升壓電路，負升壓模塊包括兩個負升壓電路，兩個升壓電路可以分擔更大的電流，由于發電機輸出功率的增大，還可以穩定母線電壓。
[0012]母線上還設置有制動電阻，在正常工作時可以進行停機放電，在母線過壓時剎車制動。
【附圖說明】
[0013]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做進一步的說明。
[0014]圖1是本實用新型變流器電路的示意圖。
[0015]圖2是本實用新型變流器電路的正升壓模塊電路圖。
[0016]圖3是本實用新型變流器電路的負升壓模塊電路圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示，本實用新型直流母線兩單元串聯式的變流器電路，包括發電機1、正母線2、負母線3、連接外部電網的變壓器4、以及連接正母線2、負母線3的整流模塊5、升壓模塊
6、逆變模塊7，所述整流模塊5的輸入端與發電機I電性連接，所述升壓模塊6的輸入端與整流模塊5的輸出端電性連接，所述升壓模塊6的輸出端與逆變模塊7的輸入端電性連接，該逆變模塊7的輸出端與變壓器4并網連接，發電機I將電能輸入到變流器電路中，通過整流模塊5將交流變為直流，再通過升壓模塊6進行升壓，最后通過逆變模塊7將直流變為交流，并且與變壓器4連接后進行變壓輸送。
[0018]本設計的改進點在于升壓模塊6分為正升壓模塊61、負升壓模塊62，逆變模塊7包括正逆變模塊71、負逆變模塊72，整流模塊5、正升壓模塊61、正逆變模塊71、負逆變模塊72、負升壓模塊62依次串聯，變壓器4分別與正逆變模塊71的輸出端、負逆變模塊72的輸出端電性連接，正逆變模塊71與負逆變模塊72的連接點接地，本設計可以承擔更高的發電機I出口電壓，同時提高直流母線電壓等級，并且在同等功率下減少母線電流，降低絕緣的難度，整體結構比單純更換IGBT功率器件或者母線并聯電路更加緊湊，減少變流器的體積，進而減少占地位置。
[0019]同時，由于發電機I的輸出功率增大，線路電流在電壓提高到限定值時也會相應的提高，如圖1-圖3所示，本設計的正升壓模塊61包括第一正升壓電路和第二正升壓電路，所述第一正升壓電路包括電感L1、IGBT功率器件Ql、二極管Dl、二極管D5、電容Cl，IGBT功率器件Ql與二極管Dl并聯組成第一開關電路，該正升壓電路內的輸入端連接電感LI的一端，該電感LI的另一端與二極管D5正極連接且與第一開關電路的正極連接，所述第二正升壓電路包括電感L2、IGBT功率器件Q2、二極管D2、二極管D6、電容C2，IGBT功率器件Q2與二極管D2并聯組成第二開關電路，該正升壓電路內的輸入端連接電感L2的一端，該電感L2的另一端與二極管D6正極連接且與第二開關電路的正極連接，該二極管D6負極與二極管D5負極連接且與電容Cl的正極連接，第一開關電路的負極與第二開關電路的負極連接且與電容C2負極連接且接地，電容Cl負極與電容C2正極連接且連接點NI連接變壓器4星型繞組a的中性點，所述負升壓模塊62包括第一負升壓電路和第二負升壓電路，所述第一負升壓電路包括電感L3、IGBT功率器件Q3、二極管D3、二極管D7、電容C3，IGBT功率器件Q3與二極管D3并聯組成第三開關電路，該負升壓電路內的輸入端連接電感L3的一端，該電感L3的另一端與二極管D7負極連接且與第三開關電路的負極連接，所述第二負升壓電路包括電感L4、IGBT功率器件Q4、二極管D4、二極管D8、電容C4，IGBT功率器件Q4與二極管D4并聯組成第四開關電路，該負升壓電路內的輸入端連接電感L4的一端，該電感L4的另一端與二極管D8負極連接且與第四開關電路的負極連接，該二極管D7正極與二極管D8正極連接且與電容C4負極連接，第三開關電路的正極與第四開關電路的正極連接且與電容C3正極連接且接地，電容C3負極與電容C4正極連接且連接點N2連接變壓器4星型繞組b的中性點，此處的設計母線可以分擔更大的電流，還可以穩定母線電壓。
[0020]另外，如圖1所示，本變流器電路上還包括正制動電阻21和負制動電阻31，該正制動電阻21分別與正升壓模塊61、正逆變模塊71電性連接，該負制動電阻31分別與負升壓模塊62、負逆變模塊72電性連接，在正常工作時可以進行停機放電，在母線過壓時剎車制動。
[0021]以上所述僅為本實用新型的優先實施方式，本實用新型并不限定于上述實施方式，只要以基本相同手段實現本實用新型目的的技術方案都屬于本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種直流母線兩單元串聯式的風電變流器主電路拓撲結構，包括發電機(I)、正母線(2)、負母線(3)、連接外部電網的變壓器(4)、以及連接正母線(2)、負母線(3)的整流模塊(5)、升壓模塊(6)、逆變模塊(7)，所述整流模塊(5)的輸入端與發電機(I)電性連接，所述升壓模塊(6)的輸入端與整流模塊(5)的輸出端電性連接，所述升壓模塊(6)的輸出端與逆變模塊(7)的輸入端電性連接，該逆變模塊(7)的輸出端與變壓器(4)并網連接，其特征在于:所述升壓模塊(6)分為正升壓模塊(61)、負升壓模塊(62)，所述逆變模塊(7)包括正逆變模塊(71)、負逆變模塊(72)，所述整流模塊(5)、正升壓模塊(61)、正逆變模塊(71)、負逆變模塊(72)、負升壓模塊(62)依次串聯，所述變壓器(4)分別與正逆變模塊(71)的輸出端、負逆變模塊(72)的輸出端電性連接，所述正逆變模塊(71)與負逆變模塊(72)的連接點接地。2.根據權利要求1所述的一種直流母線兩單元串聯式的風電變流器主電路拓撲結構，其特征在于:所述正升壓模塊(61)包括第一正升壓電路和第二正升壓電路，所述第一正升壓電路包括電感L1、IGBT功率器件Ql、二極管Dl、二極管D5、電容Cl，IGBT功率器件Ql與二極管Dl并聯組成第一開關電路，該正升壓電路內的輸入端連接電感LI的一端，該電感LI的另一端與二極管D5正極連接且與第一開關電路的正極連接，所述第二正升壓電路包括電感L2、IGBT功率器件Q2、二極管D2、二極管D6、電容C2，IGBT功率器件Q2與二極管D2并聯組成第二開關電路，該正升壓電路內的輸入端連接電感L2的一端，該電感L2的另一端與二極管D6正極連接且與第二開關電路的正極連接，該二極管D6負極與二極管D5負極連接且與電容Cl的正極連接，第一開關電路的負極與第二開關電路的負極連接且與電容C2負極連接且接地，電容Cl負極與電容C2正極連接且連接點NI連接變壓器(4)星型繞組a的中性點，所述負升壓模塊(62)包括第一負升壓電路和第二負升壓電路，所述第一負升壓電路包括電感L3、IGBT功率器件Q3、二極管D3、二極管D7、電容C3，IGBT功率器件Q3與二極管D3并聯組成第三開關電路，該負升壓電路內的輸入端連接電感L3的一端，該電感L3的另一端與二極管D7負極連接且與第三開關電路的負極連接，所述第二負升壓電路包括電感L4、IGBT功率器件Q4、二極管D4、二極管D8、電容C4，IGBT功率器件Q4與二極管D4并聯組成第四開關電路，該負升壓電路內的輸入端連接電感L4的一端，該電感L4的另一端與二極管D8負極連接且與第四開關電路的負極連接，該二極管D7正極與二極管D8正極連接且與電容C4負極連接，第三開關電路的正極與第四開關電路的正極連接且與電容C3正極連接且接地，電容C3負極與電容C4正極連接且連接點N2連接變壓器(4)星型繞組b的中性點。3.根據權利要求1所述的一種直流母線兩單元串聯式的風電變流器主電路拓撲結構，其特征在于:還包括正制動電阻(21)和負制動電阻(31 )，該正制動電阻(21)分別與正升壓模塊(61)、正逆變模塊(71)電性連接，該負制動電阻(31)分別與負升壓模塊(62)、負逆變模塊(72)電性連接。
【文檔編號】H02M5/458GK205622521SQ201620188331
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月11日
【發明人】張佳麗, 于虹, 李文清, 李志華, 黎林, 周立專
【申請人】廣東明陽龍源電力電子有限公司