[发明专利]一种并联型风电变流器系统及其控制方法

说明书

本发明公开一种并联型风电变流器系统，其包括并联连接的N台风电变流器；风电变流器包括以纵向交错布局的的机侧组件、功率单元组件和网侧组件；风电变流器柜体内分为上中下排布的第一空间、第二空间及第三空间，机侧组件安装在风电变流器柜体内的第一空间或第三空间；网侧组件安装在所述风电变流器柜体内的第一空间或第三空间，功率单元组件安装在所述风电变流器柜体内的第二空间，本发明通过对风电变流器各个模块进行合理的布局，功率流由机侧组件从上到下到达功率单元组件，再由功率单元组件从上到下到达网侧组件，减小了电气连接的距离和电气连接的搭接点，降低了整机成并联型风电变流器系统单机布局及其在线冗余并联运行策略。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及并联型风电变流器系统及其控制方法。

背景技术

随着化石能源危机的加剧，新能源的开发与利用已成为当下研究热点，尤其是风力发电技术领域，而风电变流器是风力发电的关键组成部分。直驱型风电变流器因不含齿轮箱、可靠性高、维护成本低等特点，使得其在高可靠性要求的海上风电中得到广泛应用。海上风电工程造价高，为了降低单位功率的成本，大容量的海上风电变流器已成为发展趋势，而多机并联的并联型风电变流器是常用扩容方式。

并联型风电变流器系统包括N台并联的风电变流器，其并联架构如图1所示，N台变流器均包括串行连接的网侧变流器和机侧变流器，机侧变流器一端均连接风机，网侧变流器均连接电网，网侧变流器与机侧变流器通过母线电容连接。其中单台变流器按主回路划分分为三个部分：①机侧接口到功率单元部分，可称为机侧组件；②功率模块及其附属结构件，可称为功率单元组件；③功率单元后端到网侧接口，可称为网侧组件。

机侧组件、功率单元组件、网侧组件之间需要使用电气连接，而不同组件所处的布局就决定了电气连接距离的长短，传统布局架构如图2所示。在单机布局上，电缆从机侧开关下进线，经过机侧电感上行到机侧功率单元，通过共用母排，将机侧功率单元和网侧功率单元连接成一个整体，再从网侧功率单元下行到网侧电感。汇流之后横穿整个电感柜连接网侧开关，再到电网。由于开关、电感、功率单元都是立体的，再加上维护的需要，连接铜排只能从电感的前端绕到开关的后端，在转弯和连接的过程需要较多的折弯、转向、搭接，铜排的用量较大，再加上之前的汇流和往复的连接，整个单机铜排用量更大。功率流从下往上，再由上往下，然后由右到左，来回折返，功率流绕道较多。

而整机并联运行时，并联的各风电变流器可同时工作，也可部分工作，可实现冗余运行及提高效率。以图1为例，当其中m(m≥1)台风电变流器故障时，可将其通过网侧开关及机侧开关断开而切出，其它风电变流器正常运行；当功率需求较小时，为提高效率可主动切出其中m台风电变流器；当电机功率需求较大时，可主动投入其他m台风电变流器。但现有方案均是在停机状态下对风电变流器进行切出或投入，而对于某些运行工况存在实时变化的场合，停机切换显然会打断运行，影响效率；并且对于某些有高、低压穿越无功支持要求的场合，完全切除某台机器可能导致整个系统不满足高、低压穿越的无功支持要求。

综合可得，现有并联型风电变流器系统在单机布局上内部功率流不顺畅，成本较高，线路损耗较大，在冗余控制上不够灵活，无法适应风场电网效率和可靠性要求。

发明内容

在下文中给出了关于本发明实施例的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，以下概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。