[发明专利]风力发电机变频控制功率模块

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电机变频控制技术，特别涉及双馈风力发电机变频控制功率模块结构。

背景技术

随着我国风力发电事业的快速发展，风力发电所带来的纯净、无污染的电能，在我国发电总量中的比重越来越大。双馈异步风力发电机是大功率风力发电机的主流装备，其变频器包括控制系统、两个背靠背的交-直-交变换器及滤波电路(统称为功率模块)等。在双馈异步风力发电机处于亚同步运行状态时，通过交流母排与电网连接的第一变换器接收电网的三相交流电经过交-直转换向直流母排(包括正直流母排和负直流母排)传输直流电。通过交流母排与风力发电机连接的第二变换器将直流电转换为三相交流电，向风力发电机转子提供交流励磁电流，这时变频器作为电网负载将会消耗电网能量。当双馈异步风力发电机处于超同步运行状态时，与风力发电机连接的第二变换器接收风力发电机输出的三相交流电，经过交-直转换向直流母排传输直流电，与电网连接的第一变换器将直流电转换为三相交流电向电网馈电，这时变频器向电网提供电能。这种双馈异步风力发电机变频器结构复杂，连接线众多。作为风力发电核心部件的变频器，多年来一直严重依赖进口。风力发电机组对可靠性的要求极高，要求输出的电能严格的符合国家电网的要求，要保证风力发电机组能够良好的运行，变频器作为风力发电机组的控制装置，其质量直接关系到风力发电机组运行的可靠性，具有非常重要的作用，功率模块的设计更是尤为必要。

当前在国内外，小功率的风机变频器的功率模块技术已日臻成熟，其产品也较多，而应用于大功率，尤其是环境比较恶劣的产品却寥寥无几，而进口的产品的价格十分高昂。大功率功率模块的可靠性、电气绝缘、保护电路、寿命等要求较高，加之风电变频器运行的环境十分恶劣，因此对其功率模块的要求更加严格，高可靠性的大功率模块是风电变频器行业的一个瓶颈。从当前风电变频器出现的故障来看，由于功率模块的设计不合理导致的烧毁的情况经常发生，特别是兆瓦级的大功率风力发电机，功率模块直流工作电压上千伏，电流达到几千安培，而且功率模块工作在高频状态，对功率模块电气结构的分布参数，特别是分布电感非常敏感，电气结构中布线不当，常常是导致功率模块故障甚至烧毁的重要因素。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术风力发电机变频控制功率模块，电气结构导致的故障率高的缺点，提供一种双馈风力发电机变频控制功率模块，通过改进交/直流母排的电气结构，提高系统的可靠性。

本发明进一步将交流母排和直流母排整合在一起，进一步提高了系统可靠性，简化了安装步骤。

本发明还将用于滤波电路电气连接的中间连接母排与直流母排进行整合，构成本发明的复合母排。

本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，风力发电机变频控制功率模块，包括变换器、正直流母排、负直流母排中间连接母排和交流母排；所述正直流母排和负直流母排用于传输直流电；所述交流母排用于传输交流电；所述中间连接母排用于滤波电路的电气连接；所述变换器与正直流母排和负直流母排以及交流母排连接，根据控制系统的指令，完成交流电到直流电或直流电到交流电的转换；其特征在于，所述正直流母排和负直流母排分别由叠在一起的两张直流导电板构成，两张直流导电板之间由绝缘材料隔离。

所述绝缘材料为所述直流导电板的涂覆层。

所述交流母排由叠放在直流导电板上的交流导电板构成，所述交流导电板与直流导电板之间由绝缘材料隔离。

所述绝缘材料为交流导电板和/或直流导电板上的涂覆层。

所述中间连接母排由叠放在直流导电板上的连接板构成，所述连接板与直流导电板之间由绝缘材料隔离。

所述绝缘材料为连接板和/或直流导电板上的涂覆层。

所述负直流母排位于正直流母排上方。

所述负直流母排接地。

所述滤波电路包括两条并联在正直流母排和负直流母排之间的支路，每一支路分别由3只电容串联构成，每只电容并联一只电阻。

所述中间连接母排由两个连接板构成，分别用于连接两条支路的中间节点。

本发明的有益效果是仅使用一个多层叠放的板材构成的复合母排，就将滤波电容、分压电阻、突波吸收电容、IGBT(绝缘栅双极性晶体管)模块等零部件连接在了一起，省去了很多的链接导线，电气连接简洁可靠，安装方便实用。本发明的交直流复合母排，电流接触面大，极大的降低了寄生电感，系统安全性提高，使用寿命延长。

附图说明

图1是单向单端功率模块结构示意图；

图2是复合母排结构示意图；

图3是单向单端功率模块的电路原理图；