[发明专利]高压直流发电机、风力发电机组和风电场

权利要求书

1.一种高压直流发电机，其特征在于，所述高压直流发电机包括：

交流多绕组发电机，包括N个三相绕组，其中，N为大于1的整数；

3N个单相绕组控制电路，用于对所述交流多绕组发电机的各个单相绕组输出的交流电流进行整流，其中，每个单相绕组控制电路包括：

用于从所述交流多绕组发电机的相应的一个单相绕组接收交流电流的交流输入端，以及，

用于输出对接收的交流电流进行整流而产生的直流电流的直流输出端，其中，各个单相绕组控制电路的直流输出端依次串联，从而构成高压直流输出端，所述高压直流输出端输出通过叠加各个单相绕组控制电路的直流输出端的直流电势而获得的高压直流电流；

发电机输出控制器，用于控制各个单相绕组控制电路进行整流操作。

2.如权利要求1所述的高压直流发电机，其特征在于，所述交流多绕组发电机还包括测速绕组，所述测速绕组用于测量各个单相绕组的交流电流的角度信息；

所述发电机输出控制器与所述测速绕组连接，用于根据测量得到的所述各个单相绕组的交流电流的角度信息，控制各个单相绕组控制电路进行整流操作。

3.如权利要求2所述的高压直流发电机，其特征在于，所述发电机输出控制器用于从发电机外部控制系统接收发电机扭矩信息或者基于预先设计的发电机扭矩计算算法计算发电机扭矩信息，利用所述扭矩信息计算各个单相绕组的交流电流的幅值信息，并且根据各个单相绕组的交流电流的角度信息和幅值信息产生控制信号，以及根据所述控制信号控制各个单相绕组控制电路进行整流操作。

4.如权利要求3所述的高压直流发电机，其特征在于，每个单相绕组控制电路包括：

H桥整流电路，通过所述交流输入端从交流多绕组发电机的相应的一个单相绕组接收交流电流，对接收的交流电流进行整流以产生直流电流，并通过所述直流输出端输出产生的直流电流；

电容器，在所述直流输出端与所述H桥整流电路并联连接；

二极管，在所述直流输出端与所述H桥整流电路并联连接。

5.如权利要求4所述的高压直流发电机，其特征在于，每个单相绕组控制电路还包括：

驱动电路，用于接收所述发电机输出控制器产生的控制信号，并根据所述控制信号驱动所述H桥整流电路中的各个电力电子开关元件接通和/或断开，以对所述交流电流进行整流。

6.如权利要求5所述的高压直流发电机，其特征在于，所述驱动电路包括：

接口单元，用于从所述发电机输出控制器接收所述控制信号；

控制单元，用于根据所述控制信号产生驱动所述H桥整流电路中的各个电力电子开关元件接通和/或断开的驱动信号；

驱动单元，用于将所述驱动信号施加到所述H桥整流电路中的各个电力电子开关元件，以驱动所述各个电力电子开关元件接通和/或断开；

电压/电流采样单元，用于对所述H桥整流电路的电压/电流进行采样，并将采样结果反馈到所述控制单元，以调整所述驱动信号；

电源单元，用于为所述驱动电路供电。

7.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括如权利要求1-6中任一项所述的高压直流发电机。

8.如权利要求7所述的风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组还包括与所述高压直流发电机连接的直流输送电缆，所述直流输送电缆设置在所述高压直流发电机的塔筒内部，且采用高压直流二线制功率传输模式。

9.一种风电场，其特征在于，所述风电场包括：

至少一个如权利要求7或8所述的风力发电机组；以及

集中上网逆变器，用于接收所述风力发电机组输出的高压直流电流，并将所述高压直流电流转换为高压交流电流以接入公共电网。

10.如权利要求9所述的风电场，其特征在于，所述风电场还包括：

公网变压器，连接所述集中上网逆变器与所述公共电网；或者/并且，

风电场控制设备，用于稳定所述风力发电机组输出的高压直流电流，并对所述多个风力发电机组进行功率调度控制。