[发明专利]一种风电场直流汇流装置

说明书

技术领域

本发明涉及多输入的风电场直流汇流方法，具体是一种风电场直流汇流装置。

背景技术

风电发电规模不断扩大也促使了风电并网和配电技术的革新，目前世界范围内相对成熟的风电并网和配电技术有两种，分别是传统的高压交流和高压直流输电。传统的高压交流并网技术是每台风机发出电压幅值和频率不定的交流电经过换流器后转换为恒压恒频的工频交流电，然后经过升压变后通过电缆传输到高压变电站。

现有技术中，多输入直流汇流系统大多通过并联输入串联输出的装置结构，输入端的电压需要均衡，输出端的控制复杂。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，公开了一种风电场直流汇流装置，在DC-DC变换技术中采用方波电压调制三电平电压SPWM波形电压技术，该技术可以实现不同发电量的多输入直流汇流，副边只需要一路多模块调制结构，控制方法简单灵活。

本发明的技术方案如下：一种风电场直流汇流装置，其特征在于，包括若干风机机组、传输线路、DC-DC变换装置，所述DC-DC变换装置包括全桥逆变电路、变压器、模块化多电平变换器，一个风机机组对应一个全桥逆变电路，全桥逆变电路的输入端连接风机机组发电整流之后的直流电，输出端连接变压器的原边，模块化多电平变换器连接变压器的副边。

进一步地，每个全桥逆变电路结构包括第一电容C1、第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第三功率开关管S3、第四功率开关管S4；

所述模块化多电平变换器包括四个结构一致的子模块，第一子模块包括第五功率开关管S5、第六功率开关管S6、第二电容C2，第二子模块包括第七功率开关管S7、第八功率开关管S8、第三电容C3，第三子模块包括第九功率开关管S9、第十功率开关管S10、第四电容C4，第四子模块包括第十一功率开关管S11、第十二功率开关管S12、第五电容C5；

第一电容C1两极分别与电源的正负极连接，第一功率开关管S1的集电极与电源的正极连接，第一功率开关管S1的发射极与第三功率开关管S3的集电极连接，第三功率开关管S3的集电极与变压器U原边的耦合端连接，变压器U原边的非耦合端与第二功率开关管S2发射极、第四功率开关管S4集电极间的电极连接，第二功率开关管S2集电极连接电源正极，第三功率开关管S3发射极、第四功率开关管S4发射极分别连接电源负极；

变压器U副边耦合端与第八功率开关管S8的发射极连接，第八功率开关管S8的集电极与第七功率开关管S7的发射极连接，第七功率开关管S7的集电极和第八功率开关管S8发射极之间并联一个第三电容C3；

第六功率开关管S6的发射极连接第八功率开关管S8的集电极，第六功率开关管S6的集电极与第五功率开关管S5的发射极连接，第五功率开关管S5的集电极与第六功率开关管S6的发射极之间并联第二电容C2；

变压器U副边耦合端连接第十功率开关管S10的集电极，第十功率开关管S10的集电极与第九功率开关管S9发射极连接，第九功率开关管S9集电极和第十功率开关管S10发射极之间并联第四电容C4；

第十功率开关管S10发射极连接第十二功率开关管S12的集电极，第十二功率开关管S12的集电极与第十一功率开关管S11发射极连接，第十一功率开关管S11的集电极与第十二功率开关管S12发射极之间并联第五电容C5；

变压器U副边非耦合端接第六电容C6负极及第七电容C7的正极，且变压器U副边非耦合端接地，第六电容C6的正极与第六功率开关管S6的集电极连接，第七电容C7的负极与第十二功率开关管S12的发射极连接。

进一步地，所述风机机组为本地机组，由无数个风机装置构成，每个风机装置提供的电量可以不等，与变电站的距离可以不等，即本地多个风电站可提供多输入的电压至变电站进行汇流。

进一步地，所述变压器为高频变压器。

进一步地，DC-DC变换装置中采用方波电压调制三电平电压SPWM波形电压技术。

上述风电场直流汇流装置的应用，其特征在于，可以实现最大输出功率跟踪，根据输出功率和移相角的关系特性，即变压器原副边电压的相位差，可获得最大输出功率。

本发明的DC-DC变换技术中采用方波电压调制三电平电压SPWM波形电压技术，高频变压器的原边是全桥逆变电路，可产生占空比为50%的方波电压，高频变压器的副边是模块化多电平变换器，可产生三电平电压SPWM波形。