一種直流母線兩單元串聯(lián)式的風(fēng)電變流器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種直流母線兩單元串聯(lián)式的風(fēng)電變流器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括發(fā)電機(jī)、正母線、負(fù)母線、連接外部電網(wǎng)的變壓器、以及連接正母線、負(fù)母線的整流模塊、升壓模塊、逆變模塊，正母線與負(fù)母線經(jīng)過整流模塊、升壓模塊、逆變模塊處理后串聯(lián)并中性點(diǎn)接地，本設(shè)計(jì)可以承擔(dān)更高的發(fā)電機(jī)出口電壓，同時(shí)提高直流母線電壓等級(jí)，并且在同等功率下減少母線電流，適用于大功率直驅(qū)型風(fēng)電變流器，控制方式靈活，同時(shí)降低絕緣的難度，整體結(jié)構(gòu)比單純更換IGBT功率器件或者母線并聯(lián)電路更加緊湊，減少變流器的占地體積，容易實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)選型和系統(tǒng)化配置。
【專利說明】
一種直流母線兩單元串聯(lián)式的風(fēng)電變流器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)電變流器，特別是一種直流母線兩單元串聯(lián)式的風(fēng)電變流器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著新能源的廣泛應(yīng)用，在風(fēng)力發(fā)電的領(lǐng)域上，為了提高風(fēng)電利用效率，風(fēng)電機(jī)組的功率不斷增大，而功率的增大帶來的是發(fā)電機(jī)出口電壓和電流相應(yīng)增大的問題，因此對(duì)變流器容量的需求不斷提高。
[0003]由于現(xiàn)今市場(chǎng)上主流的變流器是低壓變流器，低壓變流器使用的功率器件IGBT功率器件大都是1700V電壓等級(jí)，變流器功率的增大及發(fā)電機(jī)出口電壓的升高要求使用的IGBT功率器件規(guī)格不斷增加，由于受到IGBT功率器件器件的使用原則和使用技術(shù)限制，用戶們一般只能更換更大規(guī)格的IGBT功率器件或者采用并聯(lián)功率器件并聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)，在功率增大到一定程度時(shí)，變流器體積將會(huì)由于采用并聯(lián)的方式而增大，然而在風(fēng)電基塔中的空間是有限的，變流器將無法放置在基塔內(nèi)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種通過直流母線兩單元串聯(lián)的變流器主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0005]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]—種直流母線兩單元串聯(lián)式的風(fēng)電變流器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括發(fā)電機(jī)、正母線、負(fù)母線、連接外部電網(wǎng)的變壓器、以及連接正母線、負(fù)母線的整流模塊、升壓模塊、逆變模塊，所述整流模塊的輸入端與發(fā)電機(jī)電性連接，所述升壓模塊的輸入端與整流模塊的輸出端電性連接，所述升壓模塊的輸出端與逆變模塊的輸入端電性連接，該逆變模塊的輸出端與變壓器并網(wǎng)連接，所述升壓模塊分為正升壓模塊、負(fù)升壓模塊，所述逆變模塊包括正逆變模塊、負(fù)逆變模塊，所述整流模塊、正升壓模塊、正逆變模塊、負(fù)逆變模塊、負(fù)升壓模塊依次串聯(lián)，所述變壓器分別與正逆變模塊的輸出端、負(fù)逆變模塊的輸出端電性連接，所述正逆變模塊與負(fù)逆變模塊的連接點(diǎn)接地。
[0007]所述正升壓模塊包括第一正升壓電路和第二正升壓電路，所述第一正升壓電路包括電感L1、IGBT功率器件Ql、二極管Dl、二極管D5、電容Cl，IGBT功率器件Ql與二極管Dl并聯(lián)組成第一開關(guān)電路，該正升壓電路內(nèi)的輸入端連接電感LI的一端，該電感LI的另一端與二極管D5正極連接且與第一開關(guān)電路的正極連接，所述第二正升壓電路包括電感L2、IGBT功率器件Q2、二極管D2、二極管D6、電容C2，IGBT功率器件Q2與二極管D2并聯(lián)組成第二開關(guān)電路，該正升壓電路內(nèi)的輸入端連接電感L2的一端，該電感L2的另一端與二極管D6正極連接且與第二開關(guān)電路的正極連接，該二極管D6負(fù)極與二極管D5負(fù)極連接且與電容Cl的正極連接，第一開關(guān)電路的負(fù)極與第二開關(guān)電路的負(fù)極連接且與電容C2負(fù)極連接且接地，電容Cl負(fù)極與電容C2正極連接且連接點(diǎn)NI連接變壓器星型繞組a的中性點(diǎn)，所述負(fù)升壓模塊包括第一負(fù)升壓電路和第二負(fù)升壓電路，所述第一負(fù)升壓電路包括電感L3、IGBT功率器件Q3、二極管D3、二極管D7、電容C3，IGBT功率器件Q3與二極管D3并聯(lián)組成第三開關(guān)電路，該負(fù)升壓電路內(nèi)的輸入端連接電感L3的一端，該電感L3的另一端與二極管D7負(fù)極連接且與第三開關(guān)電路的負(fù)極連接，所述第二負(fù)升壓電路包括電感L4、IGBT功率器件Q4、二極管D4、二極管D8、電容C4，IGBT功率器件Q4與二極管D4并聯(lián)組成第四開關(guān)電路，該負(fù)升壓電路內(nèi)的輸入端連接電感L4的一端，該電感L4的另一端與二極管D8負(fù)極連接且與第四開關(guān)電路的負(fù)極連接，該二極管D7正極與二極管D8正極連接且與電容C4負(fù)極連接，第三開關(guān)電路的正極與第四開關(guān)電路的正極連接且與電容C3正極連接且接地，電容C3負(fù)極與電容C4正極連接且連接點(diǎn)N2連接變壓器星型繞組b的中性點(diǎn)。
[0008]本變流器電路還包括正制動(dòng)電阻和負(fù)制動(dòng)電阻，該正制動(dòng)電阻分別與正升壓模塊、正逆變模塊電性連接，該負(fù)制動(dòng)電阻分別與負(fù)升壓模塊、負(fù)逆變模塊電性連接。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果:
[0010]本實(shí)用新型變流器電路的正、負(fù)母線經(jīng)過整流模塊、升壓模塊、逆變模塊處理后串聯(lián)并中性點(diǎn)接地，本設(shè)計(jì)可以承擔(dān)更高的發(fā)電機(jī)出口電壓，同時(shí)提高直流母線電壓等級(jí)，并且在同等功率下減少母線電流，適用于大功率直驅(qū)型風(fēng)電變流器，控制方式靈活，同時(shí)降低絕緣的難度，整體結(jié)構(gòu)比單純更換IGBT功率器件或者母線并聯(lián)電路更加緊湊，減少變流器的占地體積，容易實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)選型和系統(tǒng)化配置。
[0011 ]升壓模塊包括正、負(fù)升壓模塊，且正升壓模塊包括兩個(gè)正升壓電路，負(fù)升壓模塊包括兩個(gè)負(fù)升壓電路，兩個(gè)升壓電路可以分擔(dān)更大的電流，由于發(fā)電機(jī)輸出功率的增大，還可以穩(wěn)定母線電壓。
[0012]母線上還設(shè)置有制動(dòng)電阻，在正常工作時(shí)可以進(jìn)行停機(jī)放電，在母線過壓時(shí)剎車制動(dòng)。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的說明。
[0014]圖1是本實(shí)用新型變流器電路的示意圖。
[0015]圖2是本實(shí)用新型變流器電路的正升壓模塊電路圖。
[0016]圖3是本實(shí)用新型變流器電路的負(fù)升壓模塊電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示，本實(shí)用新型直流母線兩單元串聯(lián)式的變流器電路，包括發(fā)電機(jī)1、正母線2、負(fù)母線3、連接外部電網(wǎng)的變壓器4、以及連接正母線2、負(fù)母線3的整流模塊5、升壓模塊
6、逆變模塊7，所述整流模塊5的輸入端與發(fā)電機(jī)I電性連接，所述升壓模塊6的輸入端與整流模塊5的輸出端電性連接，所述升壓模塊6的輸出端與逆變模塊7的輸入端電性連接，該逆變模塊7的輸出端與變壓器4并網(wǎng)連接，發(fā)電機(jī)I將電能輸入到變流器電路中，通過整流模塊5將交流變?yōu)橹绷鳎偻ㄟ^升壓模塊6進(jìn)行升壓，最后通過逆變模塊7將直流變?yōu)榻涣鳎⑶遗c變壓器4連接后進(jìn)行變壓輸送。
[0018]本設(shè)計(jì)的改進(jìn)點(diǎn)在于升壓模塊6分為正升壓模塊61、負(fù)升壓模塊62，逆變模塊7包括正逆變模塊71、負(fù)逆變模塊72，整流模塊5、正升壓模塊61、正逆變模塊71、負(fù)逆變模塊72、負(fù)升壓模塊62依次串聯(lián)，變壓器4分別與正逆變模塊71的輸出端、負(fù)逆變模塊72的輸出端電性連接，正逆變模塊71與負(fù)逆變模塊72的連接點(diǎn)接地，本設(shè)計(jì)可以承擔(dān)更高的發(fā)電機(jī)I出口電壓，同時(shí)提高直流母線電壓等級(jí)，并且在同等功率下減少母線電流，降低絕緣的難度，整體結(jié)構(gòu)比單純更換IGBT功率器件或者母線并聯(lián)電路更加緊湊，減少變流器的體積，進(jìn)而減少占地位置。
[0019]同時(shí)，由于發(fā)電機(jī)I的輸出功率增大，線路電流在電壓提高到限定值時(shí)也會(huì)相應(yīng)的提高，如圖1-圖3所示，本設(shè)計(jì)的正升壓模塊61包括第一正升壓電路和第二正升壓電路，所述第一正升壓電路包括電感L1、IGBT功率器件Ql、二極管Dl、二極管D5、電容Cl，IGBT功率器件Ql與二極管Dl并聯(lián)組成第一開關(guān)電路，該正升壓電路內(nèi)的輸入端連接電感LI的一端，該電感LI的另一端與二極管D5正極連接且與第一開關(guān)電路的正極連接，所述第二正升壓電路包括電感L2、IGBT功率器件Q2、二極管D2、二極管D6、電容C2，IGBT功率器件Q2與二極管D2并聯(lián)組成第二開關(guān)電路，該正升壓電路內(nèi)的輸入端連接電感L2的一端，該電感L2的另一端與二極管D6正極連接且與第二開關(guān)電路的正極連接，該二極管D6負(fù)極與二極管D5負(fù)極連接且與電容Cl的正極連接，第一開關(guān)電路的負(fù)極與第二開關(guān)電路的負(fù)極連接且與電容C2負(fù)極連接且接地，電容Cl負(fù)極與電容C2正極連接且連接點(diǎn)NI連接變壓器4星型繞組a的中性點(diǎn)，所述負(fù)升壓模塊62包括第一負(fù)升壓電路和第二負(fù)升壓電路，所述第一負(fù)升壓電路包括電感L3、IGBT功率器件Q3、二極管D3、二極管D7、電容C3，IGBT功率器件Q3與二極管D3并聯(lián)組成第三開關(guān)電路，該負(fù)升壓電路內(nèi)的輸入端連接電感L3的一端，該電感L3的另一端與二極管D7負(fù)極連接且與第三開關(guān)電路的負(fù)極連接，所述第二負(fù)升壓電路包括電感L4、IGBT功率器件Q4、二極管D4、二極管D8、電容C4，IGBT功率器件Q4與二極管D4并聯(lián)組成第四開關(guān)電路，該負(fù)升壓電路內(nèi)的輸入端連接電感L4的一端，該電感L4的另一端與二極管D8負(fù)極連接且與第四開關(guān)電路的負(fù)極連接，該二極管D7正極與二極管D8正極連接且與電容C4負(fù)極連接，第三開關(guān)電路的正極與第四開關(guān)電路的正極連接且與電容C3正極連接且接地，電容C3負(fù)極與電容C4正極連接且連接點(diǎn)N2連接變壓器4星型繞組b的中性點(diǎn)，此處的設(shè)計(jì)母線可以分擔(dān)更大的電流，還可以穩(wěn)定母線電壓。
[0020]另外，如圖1所示，本變流器電路上還包括正制動(dòng)電阻21和負(fù)制動(dòng)電阻31，該正制動(dòng)電阻21分別與正升壓模塊61、正逆變模塊71電性連接，該負(fù)制動(dòng)電阻31分別與負(fù)升壓模塊62、負(fù)逆變模塊72電性連接，在正常工作時(shí)可以進(jìn)行停機(jī)放電，在母線過壓時(shí)剎車制動(dòng)。
[0021]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)先實(shí)施方式，本實(shí)用新型并不限定于上述實(shí)施方式，只要以基本相同手段實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種直流母線兩單元串聯(lián)式的風(fēng)電變流器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括發(fā)電機(jī)(I)、正母線(2)、負(fù)母線(3)、連接外部電網(wǎng)的變壓器(4)、以及連接正母線(2)、負(fù)母線(3)的整流模塊(5)、升壓模塊(6)、逆變模塊(7)，所述整流模塊(5)的輸入端與發(fā)電機(jī)(I)電性連接，所述升壓模塊(6)的輸入端與整流模塊(5)的輸出端電性連接，所述升壓模塊(6)的輸出端與逆變模塊(7)的輸入端電性連接，該逆變模塊(7)的輸出端與變壓器(4)并網(wǎng)連接，其特征在于:所述升壓模塊(6)分為正升壓模塊(61)、負(fù)升壓模塊(62)，所述逆變模塊(7)包括正逆變模塊(71)、負(fù)逆變模塊(72)，所述整流模塊(5)、正升壓模塊(61)、正逆變模塊(71)、負(fù)逆變模塊(72)、負(fù)升壓模塊(62)依次串聯(lián)，所述變壓器(4)分別與正逆變模塊(71)的輸出端、負(fù)逆變模塊(72)的輸出端電性連接，所述正逆變模塊(71)與負(fù)逆變模塊(72)的連接點(diǎn)接地。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直流母線兩單元串聯(lián)式的風(fēng)電變流器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于:所述正升壓模塊(61)包括第一正升壓電路和第二正升壓電路，所述第一正升壓電路包括電感L1、IGBT功率器件Ql、二極管Dl、二極管D5、電容Cl，IGBT功率器件Ql與二極管Dl并聯(lián)組成第一開關(guān)電路，該正升壓電路內(nèi)的輸入端連接電感LI的一端，該電感LI的另一端與二極管D5正極連接且與第一開關(guān)電路的正極連接，所述第二正升壓電路包括電感L2、IGBT功率器件Q2、二極管D2、二極管D6、電容C2，IGBT功率器件Q2與二極管D2并聯(lián)組成第二開關(guān)電路，該正升壓電路內(nèi)的輸入端連接電感L2的一端，該電感L2的另一端與二極管D6正極連接且與第二開關(guān)電路的正極連接，該二極管D6負(fù)極與二極管D5負(fù)極連接且與電容Cl的正極連接，第一開關(guān)電路的負(fù)極與第二開關(guān)電路的負(fù)極連接且與電容C2負(fù)極連接且接地，電容Cl負(fù)極與電容C2正極連接且連接點(diǎn)NI連接變壓器(4)星型繞組a的中性點(diǎn)，所述負(fù)升壓模塊(62)包括第一負(fù)升壓電路和第二負(fù)升壓電路，所述第一負(fù)升壓電路包括電感L3、IGBT功率器件Q3、二極管D3、二極管D7、電容C3，IGBT功率器件Q3與二極管D3并聯(lián)組成第三開關(guān)電路，該負(fù)升壓電路內(nèi)的輸入端連接電感L3的一端，該電感L3的另一端與二極管D7負(fù)極連接且與第三開關(guān)電路的負(fù)極連接，所述第二負(fù)升壓電路包括電感L4、IGBT功率器件Q4、二極管D4、二極管D8、電容C4，IGBT功率器件Q4與二極管D4并聯(lián)組成第四開關(guān)電路，該負(fù)升壓電路內(nèi)的輸入端連接電感L4的一端，該電感L4的另一端與二極管D8負(fù)極連接且與第四開關(guān)電路的負(fù)極連接，該二極管D7正極與二極管D8正極連接且與電容C4負(fù)極連接，第三開關(guān)電路的正極與第四開關(guān)電路的正極連接且與電容C3正極連接且接地，電容C3負(fù)極與電容C4正極連接且連接點(diǎn)N2連接變壓器(4)星型繞組b的中性點(diǎn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直流母線兩單元串聯(lián)式的風(fēng)電變流器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于:還包括正制動(dòng)電阻(21)和負(fù)制動(dòng)電阻(31 )，該正制動(dòng)電阻(21)分別與正升壓模塊(61)、正逆變模塊(71)電性連接，該負(fù)制動(dòng)電阻(31)分別與負(fù)升壓模塊(62)、負(fù)逆變模塊(72)電性連接。
【文檔編號(hào)】H02M5/458GK205622521SQ201620188331
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年3月11日
【發(fā)明人】張佳麗, 于虹, 李文清, 李志華, 黎林, 周立專
【申請(qǐng)人】廣東明陽龍?jiān)措娏﹄娮佑邢薰?br>