[实用新型]一种三电平风电变流器软启动电路

说明书

本实用新型涉及风力发电机组三电平变流器技术领域，具体为一种三电平风电变流器软启动电路，主回路电源输入连接变流器控制器U和主回路保护开关Q，主回路保护开关Q至直流母线方向连接依次有主回路并网开关KM2和滤波电抗器L、交流滤波电容C和三电平功率模块M1，且两端设有正母线电容C1和负母线电容C2，变流器控制器U连接三电平功率模块M1；配电电源至直流母线侧方向连接充电交流保护熔丝FU1，充电交流保护熔丝FU1至直流母线侧连接有充电接触器KM1和充电电阻R1、双分裂变压器T1、整流桥V1和整流桥V2、充电直流熔丝FU2。本实用新型可减小供电电源对母线的直流电容和交流滤波电容的浪涌冲击，避免相关器件由于浪涌电流而造成损伤，实现系统的软启动。

技术领域

本实用新型涉及风力发电机组三电平变流器技术领域，具体为一种三电平风电变流器软启动电路。

背景技术

风能已成为当前技术最成熟、最具备规模开发条件的可再生洁净能源。风力发电机组是一套自动调节、无人值守的全自动化设备；而承担着主要转换电能任务的变流器则是系统中的重要的组成部分。

现在风电行业陆上可发展风资源近于饱和，海上风电是未来风电领域的发展方向，由于海上风电吊装和维护成本问题，大功率机组是必然趋势，现有主流设计增大功率机组是一个难题，为了解决这个问题，其中一个方案便是增加机组主回路电压，而受限于功率器件的原因，以使用中低压三电平变流器方式提高机组电压最为方便、成熟，同时增加机组效率，增加机组发电量，增加收益。

不管是双馈型风力发电机组还是全功率发电机组三电平变流器，都是使用AC/DC，DC/AC的转换方式，且有正负两个直流母线，使用大量的直流电容，而在交流端LC滤波回路，由于功率增大，交流滤波电容C容量同样很大，这样在变流器启动过程中，如果直接通入电网电压，会造成电容产生极大的冲击电流，所以需要增加软启动电路和控制方式，通过增加阻抗的形式将母线电压升高到一定值，通过控制三电平功率模块提高交流滤波电容电压后，接入电网，避免了过大涌流的产生。

现在普遍用的充电方式主要是将并网开关旁路，电网侧通过电阻接入网侧开关后端的功率器件交流侧进行充电，充电过后待直流母线电压达到一定数值之后，将并网开关闭合，再将电阻回路切除，此种方法的弊端是主回路提高电压等级后充电回路低压电器器件需要更高电压等级(由常规690V提升至900V或1140V)，市面此种产品很少，且价格很高，可替换性很差。

另外，为达到减少并网冲击电压的效果，同时为直流母线和交流滤波电容充电，充电回路所需容量较大，需要更大空间和成本来满足要求，不符合风电行业功率密度和成本要求高的行业特点；此种充电的对象直流母线和交流滤波电容属于并联关系，单靠此回路充电效果较差，且使用功率器件内部的反向快速二极管进行充电的整流，影响三电平功率模块的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种三电平风电变流器软启动电路及控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种三电平风电变流器软启动电路，包括主回路电源和配电电源，所述主回路电源输入连接变流器控制器U和主回路保护开关Q，所述主回路保护开关Q至直流母线方向连接依次有主回路并网开关KM2和滤波电抗器L，所述主回路并网开关KM2和滤波电抗器L之间设有交流滤波电容C；所述滤波电抗器L至直流母线方向连接有三电平功率模块M1，所述三电平功率模块M1两端设有正母线电容C1和负母线电容C2，所述变流器控制器U的信号输出端连接三电平功率模块M1；

所述配电电源至直流母线侧方向连接充电交流保护熔丝FU1，所述充电交流保护熔丝FU1至直流母线侧连接有充电接触器KM1和充电电阻R1，所述充电电阻R1直流母线侧连接有双分裂变压器T1，所述双分裂变压器T1输出端并行连接有整流桥V1和整流桥V2，所述整流桥V1、V2至直流母线之间还设有充电直流熔丝FU2。