[发明专利]风机输电系统

说明书

技术领域

本发明涉及风电传输技术领域，尤其涉及一种风机输电系统。

背景技术

建立海上风电场是开放可再生能源的重要手段，与陆上风电场相比，海上风电场不仅具有更加丰富的风能资源，而且不占用陆地资源，迅速成为风力发电领域的研究热点。

与交流输电相比，直流输电没有无功功率输送，因此，直流输电技术成为远距离海上风电场并网的最佳选择，但是直流输电技术需要建造大型的海上电气平台来支撑海上换流站。在海上建造大型海上电气平台不仅成本很高，而且建造难度很大。传统的海上风电场需要使用较多的电能转换设备将低频交流电转换成高压直流电，这不仅增加了系统成本，而且能量的多次转换增加了系统损耗。

现有技术利用多台风力发电机和一个控制器，所述风力发电机连接AC-DC换流器，所述AC-DC换流器的直流输出侧并联有直流母线电容和半H桥换流器，将多台风力发电机对应的多台半H桥换流器的输出侧串联。但采用这种串联结构，一旦一个风机出现故障，就会引起直流母线电压故障。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种风机输电系统，以实现将交流电转换成高压直流电的目的，同时避免串联结构进行直流输电时易产生输电母线电压故障的现象。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种风机输电系统，包括：多组风力发电机组及设于所述风力发电机组一侧的输电母线；每组所述风力发电机组包括风轮以及依次电性连接的多绕组直驱电机、变流器、多绕组变压器与整流器；每组所述风力发电机组中的整流器的输出端与所述输电母线相连。

优选地，所述多绕组直驱电机为永磁直驱风力发电机。

优选地，所述永磁直驱风力发电机的转子与风轮同轴连接，永磁直驱风力发电机的定子有3N个绕组，N≥3，每三个绕组构成一组三相交流系统。

具体地，所述变流器为单相中压级联变流器，所述单相中压级联变流器的输入端口与所述多绕组直驱电机的一组三相绕组电性连接，所述单相中压级联变流器的输出端口与多绕组变压器的原边绕组电性连接。

具体地，所述多绕组变压器包括用于调整输送电压大小的原边绕组和多个副边绕组，所述多绕组变压器的原边绕组与单相中压级联变流器相连，所述多绕组变压器的副边绕组与所述整流器的输入端子相连。

具体地，所述单相中压级联变流器包括若干个相互级联的一体化功率单元；所述若干个相互级联的一体化功率单元中的第一级所述一体化功率单元的第一输出端子，与多绕组变压器原边绕组的第一端子连接，最后一级所述一体化功率单元的第二输出端子，与多绕组变压器原边绕组的第二端子连接；第一级及最后一级一体化功率单元之外的相邻所述一体化功率单元中的上一级所述一体化功率单元的第二输出端子与下一级所述一体化功率单元的第一输出端子连接。

具体地，所述整流器为单相中压级联整流器，所述单相中压级联整流器的输入端口与多绕组变压器的副边绕组电性连接，所述单相中压级联整流器的输出端口与所述输电母线相连。

具体地，所述输电母线包括直流正母线和直流负母线。

具体地，所述单相中压级联整流器包括若干个相互级联的H桥整流功率单元，所述H桥整流功率单元的数量与所述多绕组变压器的副边绕组的数量相同。

具体地，每级所述H桥整流功率单元均包括依次连接的H桥整流器、并联的母线电容及放电电阻；每级所述H桥整流功率单元的母线电容包括正输出端口和负输出端口，第一级H桥整流功率单元的所述母线电容的正输出端口与直流正母线相连接，最后一个所述H桥整流功率单元对应的所述母线电容的负输出端口与直流负母线相连接，第一级及最后一级H桥整流功率单元以外其余相邻H桥整流功率单元中上一级H桥整流功率单元的负输出端口与下一级H桥整流功率单元中母线电容的正输出端口相连。

相比现有技术，本发明的方案具有以下优点：

本发明采用多组风力发电机组采用并联结构通过整流器的输出端与所述直流输电母线直接相连，通过所述多组风力发电机组实现将风轮产生的低频交流电转换为直流中压电输送到输送母线中，无需建立大型的海上换流机或海上电气平台，降低建立风机输电系统的成本；而且，避免了风力发电机组采用串联结构时易出现的任一组风机出现故障时引起输电母线的电压故障问题。

本发明提供的风力发电机组包括多绕组变压器，通过升高电压等级扩大容量，避免出现均流或环流等问题，提升了风机输电系统的可靠性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。