[发明专利]风电变流器装置

说明书

一种风电变流器装置，包含：多个网侧变流器、多个机侧变流器以及直流母线模块。网侧变流器设置于风电系统的塔下，且各包含电性耦接于电网的网侧输出端口与第一及一第二直流输入端口，且任意两个相邻的网侧变流器分别包含的第二与第一直流输入端口相串联。机侧变流器设置于风电系统的塔上，且各包含电性耦接于发电机装置的机侧输入端口与第一及第二直流输出端口，且任意两个相邻的机侧变流器分别包含的第二及第一直流输出端口相串联。直流母线模块包含多个直流母线，电性耦接于网侧变流器及机侧变流器间。其中多个直流母线包含正、负直流母线及至少一中间直流母线，其中中间直流母线导体的横截面面积小于正或负直流母线导体的横截面面积的30％。

技术领域

本发明涉及一种电力技术，且特别涉及一种风电变流器装置。

背景技术

随着可再生能源的不断发展，风电变流器作为风力发电装置的核心部分，也不断作为技术人员改进的重点。在电驱动变频器和发电用变流器的领域，可能会根据系统容量的增加而使用多个变流器。然而，使用多个变流器常需多个长距离的直流母线进行电压的传输，如在直流传输能量部分的成本无法下降，将无法提升整体变流器的效能。另外，当电机和发电机距离较远，亦即，发电机侧的变流器与电机侧的变流器较远的情况下，也会使用多个变流器常需多个长距离的直流母线进行电压的传输，如在直流传输能量部分的成本无法下降，将无法提升整体变流器的效能。再者，由于风力发电装置的使用寿命通常设计为较久，例如二十年，因此若无法提升风力发电的装置内的每一变流器的可靠性，将使得风力发电装置可能常故障而需经常停机进行维修，导致无法降低发电生产成本。另外风力发电装置在使用多个变流器的情况下，若有任一变流器发生故障，则可能导致风力发电装置的发电量不足，使得风力发电装置的稳定性不佳。

因此，如何设计一个新的风电变流器装置，以解决上述的问题，乃为此一业界亟待解决的问题。

发明内容

因此，本发明的一方面是在于提供一种风电变流器装置，包含：多个网侧变流器、多个机侧变流器以及直流母线模块。网侧变流器设置于风电系统的塔下，且各包含电性耦接于电网的多个网侧输出端口、第一直流输入端口以及第二直流输入端口，且任意两个相邻的网侧变流器其中一者的第二直流输入端口与另一者的第一直流输入端口相串联。机侧变流器设置于风电系统的塔上，且各包含电性耦接于发电机装置的机侧输入端口、第一直流输出端口以及第二直流输出端口，且任意两个相邻的机侧变流器其中一者的第二直流输出端口与另一者的第一直流输出端口相串联。直流母线模块包含多个直流母线，电性耦接于网侧变流器及机侧变流器之间。其中多个该直流母线包含正直流母线、负直流母线及介于正直流母线和负直流母线之间的至少一中间直流母线，其中至少一中间直流母线导体的横截面面积小于正直流母线导体或负直流母线导体的横截面面积的30％。

可选地，所述网侧变流器和所述机侧变流器的个数均为n，n≥2；其中第1网侧变流器的第一直流输入端口与第1机侧变流器的第一直流输出端口之间通过正直流母线电性耦接；第n网侧变流器的第二直流输入端口与第n机侧变流器的该第二直流输出端口之间通过负直流母线电性耦接；以及第n-1网侧变流器的第二直流输入端口与第n-1机侧变流器的第二直流输出端口之间均通过中间直流母线电性耦接。

可选地，所述网侧变流器的个数为n以及所述机侧变流器的个数为2n，且所述网侧变流器还包含第一直流中点，其中n≥1；第1网侧变流器的第一直流输入端与第1机侧变流器的第一直流输出端之间通过正直流母线电性耦接；第n网侧变流器的第二直流输入端口与第2n机侧变流器的第二直流输出端口之间通过负直流母线电性耦接；以及第n网侧变流器的第一直流中点与第2n机侧变流器的第一直流输出端口之间，第n-1网侧变流器的第二直流输入端口与第2n-1机侧变流器的第一直流输出端口之间通过中间直流母线电性耦接。