[实用新型]机侧采用电容嵌位三电平变换的双馈风电变流器及机组

说明书

本实用新型公开了一种机侧采用电容嵌位三电平变换的双馈风电变流器，包括一个机侧变换器、一个网侧变换器、一个直流滤波电路和一个双馈变流器定子回路；双馈变流器定子回路包括三相电机连接端口和三相电网连接端口；机侧变换器包括至少一个由三个单相电容嵌位三电平变换器组成的三相变换器；网侧变换器包括至少一个由三个单相半导体嵌位三电平变换器组成的三相变换器；该机侧采用电容嵌位三电平变换的双馈风电变流器克服现有三电平双馈变流器电路应用于双馈风力发电机组时正负母线不平衡的缺陷，使用电容嵌位三电平的方法提升了双馈变流器的机侧变换器的交流输出端口电压，网侧使用半导体嵌位三电平的方法提升了变流器的网侧变换器的交流端口输出电压及定子回路的电压。

技术领域

本实用新型涉及发电领域，尤其涉及一种机侧采用电容嵌位三电平变换的双馈风电变流器及风力发电机组。

背景技术

请参阅图1，现有技术的双馈风力发电机组包括风机、双馈发电机、双馈变流器、电网变压器和电网，所述双馈变流器包括定子回路和转子回路，定子回路的一端与双馈发电机的定子相连，和电网变压器相连，转子回路包括机侧变换器和网侧变换器，其中机侧变换器与双馈发电机的转子相连，网侧变换器与电网变压器相连。传统双馈风力发电机的定子和转子的额定电压均为690VAC。

随着风力发电的不断发展，双馈风力发电机组的单机容量呈现不断提高的趋势,大型双馈风力发电机组的单机容量已达到8MW。大容量的双馈风力发电机组，如继续采用690V电压等级的发电机和变流器，则机组的定子侧和转子侧的电流会显著上升，造成双馈风力发电机组的扭缆困难与可靠性下降，降低机组内部电能转换效率的提升，且大电流功率电缆和大电流配电开关的成本高昂，造成工程设计困难和制造成本急剧上升等问题。因而，提升风力发电机组的内部电压等级成为一种可行的方案，业界现已大量使用1140V的双馈锋利发电机组的方案。目前，1140V风电变流器的网侧变换器和机侧变换器通常都使用二极管中点嵌位三电平或者主动中点嵌位三电平的电路拓扑方案，如图2所示为主动中点嵌位三电平的机侧采用电容嵌位三电平变换的双馈风电变流器及机组。

但是这种拓扑方案也有着下面缺点：1、半导体成本用量大幅度增加，导致变流器成本上升；2、双馈发电机的转子电压电流的频率比较低，尤其是在同步转速附近时，双馈变流器的正负母线不平衡问题尤其突出，影响到变流器的稳定运行，而解决变流器的正负母线不平衡问题带来较大的成本增加。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种机侧采用电容嵌位三电平变换的双馈风电变流器，该机侧采用电容嵌位三电平变换的双馈风电变流器，克服现有三电平双馈变流器电路的成本高及应用于正负母线不平衡的缺陷，使用电容嵌位三电平的方法提升了双馈变流器的机侧变换器的交流输出端口电压，网侧使用半导体嵌位三电平的方法提升了变流器的网侧变换器的交流端口输出电压及定子回路的电压。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种机侧采用电容嵌位三电平变换的双馈风电变流器，包括一个机侧变换器、一个网侧变换器、一个直流滤波电路和一个双馈变流器定子回路；

所述双馈变流器定子回路包括三相电机连接端口MSAC1、MSAC2、MSAC3和三相电网连接端口GSAC1、GSAC2、GSAC3；