[发明专利]一种用于同步风力发电系统的变流器

权利要求书

1.一种用于同步电机风力发电系统的变流器，其特征在于，所述变流器包括：

采集单元，其连接在三相同步发电机和供电电网上，用以采集所述三相同步发电机上的实时运行数据和所述供电电网上的网侧电压、网侧电流；

控制单元，其与所述采集单元连接，用以接收所述采集单元发送的所述三相同步发电机的实时运行数据和所述网侧电压以及所述网侧电流，并根据所述实时运行数据和所述网侧电压以及网侧电流产生至少变流器触发指令；

三电平模块单元组，其连接到所述三相同步发电机、所述控制单元、励磁绕组和多绕组变压器上，用以根据所述控制单元发送的触发指令，将所述三相同步发电机的变化的交流电进行控制和转换，经整流和逆变后以输出固定频率第一等级的交流电；

其中，与所述三相同步发电机中的每一相所连接的所述三电平模块单元组包括至少一个三电平模块单元，模块单元组每个单元都包含三相交流部分和单相交流部分，三相交流部分与变压器连接，单相交流部分经级联后与同步电机连接，单相交流部分经级联连接后连接到发电机的三相定子绕组上，对于电励磁同步发电机，有一个三电平功率单元还连接到了励磁单元，其输出连接到发电机的励磁绕组上；

其中，所述励磁单元包括依次连接的三电平相模块、谐振模块、高频变压器模块、不控整流模块、输出LC模块以及斩波模块，所述谐振模块、所述高频变压器模块以及所述不控整流模块结合在一起的部分根据励磁电压的设计与直流电压的参数再决定是否选用，当定励磁电压与三电平模块的直流电压差距大于设定值时选用，选用所述高频变压器模块进行高频降压以提高动态和稳态效果，当励磁电压过高时通过所述斩波模块释放能量；

其中，每个三电平模块单元包含5相结构相同的桥臂，每相桥臂有四只可控开关的功率器件，两只钳位二极管和四只续流二极管，四只可控开关的功率器件分别与四只续流二极管反并联连接，钳位二极管串联，并与串联的两只可控开关的功率器件并联，并联形成的拓扑结构两端分别与两只功率器件串联；

多绕组变压器，其与所述三电平模块单元组连接，用以将所述三电平模块单元组输出的所述第一等级的交流电转换为第二等级的交流电，并输出到所述供电电网侧。

2.如权利要求1所述的变流器，其特征在于，相与相之间的所述三电平模块单元组采用如下方式进行连接：

每相第一级所述三电平模块单元的第二交流输入端相互连接。

3.如权利要求2所述的变流器，其特征在于，所述三电平模块单元组包含的所述三电平模块单元之间采用如下方式进行级联连接：

前一级所述三电平模块单元的第一交流输入端连接在后一级所述三电平模块单元的第二交流输入端上。

4.如权利要求3所述的变流器，其特征在于，所述三电平模块单元组与所述多绕组变压器采用如下方式进行连接：

每相所述三电平模块单元组中的每个所述三电平模块单元的交流输出端均连接在所述多绕组变压器上。

5.如权利要求4所述的变流器，其特征在于，所述三电平模块单元组与所述三相同步发电机采用如下方式进行连接：

每相所述三电平模块单元组的最后一级所述三电平模块单元的第一交流输入端与所述三相同步发电机的三相交流输出端一一对应连接。

6.如权利要求1-5中任一项所述的变流器，其特征在于，所述控制单元与中控平台进行通信连接，接收操作员的控制指令以确定是否发送触发指令。

7.一种同步风力发电系统，其特征在于，所述系统包括：

三相同步发电机，其用于发电；

如权利要求1-6中任一项所述的变流器。