[发明专利]海上大型直驱开关磁阻风力发电机功率变换器及其系统

权利要求书

1.海上大型直驱开关磁阻风力发电机功率变换器及其系统，由开关磁阻风力机(1)、功率变换器(2)、DC/DC变换器(3)、系统控制器(4)组成，其特征在于，所述开关磁阻风力机(1)与所述功率变换器(2)互连，功率变换器(2)连接所述的DC/DC变换器(3)，DC/DC变换器(3)输出并与其他开关磁阻风力发电机功率变换器系统的DC/DC变换器(3)输出串联或并联后经直流海底电缆输出电能到岸上，所述的系统控制器(4)与功率变换器(2)互连，并与DC/DC变换器(3)连接，开关磁阻风力机(1)也连接系统控制器(4)。

2.根据权利要求1所述的海上大型直驱开关磁阻风力发电机功率变换器及其系统，其特征是，所述的开关磁阻风力机(1)由风力机、MW级大型四相绕组及定子40极和转子30极的开关磁阻发电机、检测装置组成，其中，所述风力机和所述MW级大型四相绕组及定子40极和转子30极的开关磁阻发电机之间同轴直驱，检测装置主要有风速传感器、风力机转速和开关磁阻电机转子位置传感器。

3.根据权利要求1所述的海上大型直驱开关磁阻风力发电机功率变换器及其系统，其特征是，所述的功率变换器(2)，核心是功率变换器主电路，由发电电源部分和励磁电源部分组成；所述发电电源部分由六个电力电子开关管(V1-V6)、六个电力二极管(D1-D6)、第一电解电容器(C1)组成，从上到下第一电力二极管(D1)与第二电力电子开关管(V2)串联，二者极性同向，从上到下第一电力电子开关管(V1)与第二电力二极管(D2)串联，二者极性同向，从上到下第三电力二极管(D3)和第三电力电子开关管(V3)串联，二者极性同向，以上三组串联支路中，最前和最后两条支路同极性并联连接，中间串联支路负极性端与前述两条并联支路的负极端连接，三条支路间，第一条和第二条的中间接点处连接开关磁阻发电机的第一相绕组A，第二条和第三条的中间接点处连接开关磁阻发电机的第二相绕组B，以上为第一相绕组A和第二相绕组B连接的主电路部分，第三相绕组C和第四相绕组D的接法和前者一样，使用第四到第六电力电子开关管(V4-V6)、第四到第六电力二极管(D4-D6)构成，这部分主电路与前者A、B两相绕组的主电路同极性并联连接，同时，各自的中间的串联支路即第一电力电子开关管(V1)和第四电力电子开关管(V4)的正极端连接，第一电解电容器(C1)跨接在第六二极管(D6)和第六电力电子开关管(V6)串联支路两端后输出给DC/DC变换器(3)，此处的输出也是励磁电源部分的输入，因此，励磁电源部分的电能来自于开关磁阻发电机经功率变换器发电电源部分主电路输出的电能，利用具备隔离、变压、适应较大功率等级的正激电路作为励磁电源部分的主电路，其由三绕组的第一变压器(T1)、第八到第十电力二极管(D8-D10)、第二电解电容器(C2)和第三电解电容器(C3)、第一电抗器(L1)、第七电力电子开关管(V7)组成，第七电力电子开关管(V7)的占空比与该励磁电源电路即正激电路输出电压成正比，该励磁电源部分输出的正极端接前述第一电力电子开关管(V1)和第四电力电子开关管(V4)的正极端，负极端接前述功率变换器发电电源部分主电路的负极端；另外，还有第七电力二极管(D7)与蓄电池(X)同极性串联的支路，其上部正极与励磁电源部分输出的正极端即第一电力电子开关管(V1)和第四电力电子开关管(V4)的正极端连接，其下部负极与励磁电源部分输出的负极端即发电电源部分负极端连接，蓄电池(X)的电压明显小于励磁电源部分输出电压，仅在本发明所述系统工作起始时作为相绕组初始励磁电源所用。