[发明专利]一种用于同步风力发电系统的变流器

说明书

本发明提供一种用于同步风力发电系统的变流器，包括：采集单元，用以采集三相同步发电机上的实时运行数据；控制单元，用以接收采集单元发送的数据产生至少变流器触发指令；三电平模块单元组，用以根据控制单元发送的触发指令，将三相同步发电机提供的交流电进行整流，输出第一等级的交流电，与三相同步发电机中的每一相连接的三电平模块单元组包括至少一个三电平模块单元，相与相之间的三电平模块单元组并联连接，三电平模块单元组包含的三电平模块单元级联连接。本发明提供的变流器可以满足6KV、10KV甚至更高等级的电压的需求，提高了单机的功率。本发明还可以根据系统的设计参数实现对励磁的控制以及能够通过简化电路来兼容永磁同步发电机。

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体地说，涉及一种用于同步风力发电系统的变流器。

背景技术

随着能源的短缺，风力发电得到越来越多的重视，由于风能是一种清洁的可再生资源，并且蕴量巨大，因此由风力发电产生的电能占世界发电总量的比重日益增加，风力发电的技术改进也就成为了研究的热门，其中，变流器会对风力发电的效率产生直接影响。因此，变流器对于风力发电系统尤为重要。

然而，目前市场上的变流器基本只能满足3KV以下电网的要求，不能满足目前国内更高、更为主流的电压等级(6KV、10KV)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于同步电机风力发电系统的变流器，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。单相部分经级联连接后连接到发电机的三相定子绕组上；特别指出，对于电励磁同步发电机，有一个特殊的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；

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。

根据本发明的一个实施例，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。

根据本发明的一个实施例，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。

根据本发明的一个实施例，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。

根据本发明的一个实施例，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。