專利名稱：兆瓦級(jí)直驅(qū)型鼠籠異步發(fā)電機(jī)交-直-交風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，特別涉及一種以中壓鼠籠異步發(fā)電機(jī)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的兆瓦級(jí)直驅(qū)型鼠籠異步發(fā)電機(jī)交-直-交風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
國內(nèi)目前現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要采用兩種風(fēng)力發(fā)電技術(shù)直驅(qū)型與雙饋型。直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要采用永磁同步發(fā)電機(jī)，其主要缺點(diǎn)在于永磁材料價(jià)格飛漲，導(dǎo)致制造永磁同步發(fā)電機(jī)的成本大幅度上升，嚴(yán)重影響風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)成本與風(fēng)力發(fā)電方式的競(jìng)爭(zhēng)力；雙饋型風(fēng)力發(fā)電技術(shù)采用線繞轉(zhuǎn)子異步發(fā)電機(jī)，雖然其成本低、重量輕，但由于存在增速齒輪箱，且電機(jī)本身帶有電刷，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性低，特別是長期以來難以解決由于電網(wǎng)電壓偶爾跌落而使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)無法正常運(yùn)行的問題，使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)低電壓穿越功能。為了解決永磁同步發(fā)電機(jī)成本高的問題，有人提出采用電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)替代永磁同步發(fā)電機(jī)的設(shè)想。然而在相同功率等級(jí)下，電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)要遠(yuǎn)比永磁同步電機(jī)重量重很多，給風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)新增許多結(jié)構(gòu)、機(jī)械承受力方面的問題；而且由于有刷式電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)帶有電刷，影響了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，而無刷式電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)長度更長、重量更重，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)與機(jī)械承受力方面的問題更加突出。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種兆瓦級(jí)直驅(qū)型鼠籠異步發(fā)電機(jī)交-直-交風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，該風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)采用中壓鼠籠異步發(fā)電機(jī)，尺寸小、重量輕、安裝方便、免維護(hù)；電壓等級(jí)為中壓；無需增速齒輪箱與電刷等特點(diǎn)，可以更大限度提高風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的容量，降低制造大容量電機(jī)的難度與成本，提高系統(tǒng)可靠性，便于實(shí)現(xiàn)低電壓穿越功能。本發(fā)明采用基于全控型功率開關(guān)器件的功率單元串聯(lián)技術(shù)，使電壓等級(jí)升高至中壓，系統(tǒng)承受電流等級(jí)大大降低，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)瞬時(shí)電壓跌落故障時(shí)，可提供更高的對(duì)電網(wǎng)的支撐能力，提高了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行的安全性與可靠性；同時(shí)多功率單元串聯(lián)的方式還可以實(shí)現(xiàn)多電平輸出，提高輸出電能質(zhì)量，減少了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的污染；此外，該風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的交-直-交型變流器兼有動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器的功能，可以對(duì)電網(wǎng)的無功進(jìn)行實(shí)時(shí)、有效地補(bǔ)償。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)兆瓦級(jí)直驅(qū)型鼠籠異步發(fā)電機(jī)交-直-交風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括鼠籠異步發(fā)電機(jī)、兆瓦級(jí)四象限交-直-交變流器、移相變壓器，所述的兆瓦級(jí)四象限交-直-交變流器為多個(gè)功率單元串聯(lián)組成的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，每相為一條變流鏈；三個(gè)變流鏈的一端連接在一起形成該三相的星形中性點(diǎn)，三個(gè)變流鏈的另一端與鼠籠異步發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)的定子繞組相連；鼠籠異步發(fā)電機(jī)發(fā)出的三相交流電，經(jīng)每相變流鏈中的功率單元整流模塊整流轉(zhuǎn)換成直流電，再經(jīng)該功率單元的逆變模塊將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，每個(gè)變流鏈中各功率單元的三相交流輸出端再連接至移相變壓器對(duì)應(yīng)相的副邊繞組；通過移相變壓器的鐵心耦合至移相變壓器的原邊三相繞組，變壓器的原邊A、B、C三相繞組分別與電網(wǎng)的A、B、C三相連接，實(shí)現(xiàn)向電網(wǎng)輸送中高壓電能。所述的鼠籠異步發(fā)電機(jī)的三相輸出端直接與兆瓦級(jí)四象限交-直-交變流器對(duì)應(yīng)相變流鏈功率單元整流模塊相連接，機(jī)械傳動(dòng)無需增速齒輪箱。所述的鼠籠異步發(fā)電機(jī)采用中壓鼠籠異步發(fā)電機(jī)。所述變流鏈的功率單元由H橋整流模塊、直流支撐電容、斬波制動(dòng)模塊和三相逆變模塊由輸入側(cè)至輸出側(cè)依次連接組成，每個(gè)變流鏈中η個(gè)H橋整流模塊相連接構(gòu)成鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，三個(gè)變流鏈的一端連接在一起形成該三相的星形中性點(diǎn)，三個(gè)變流鏈的另一端與鼠籠異步發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)的定子繞組相連；每條鏈中每個(gè)功率單元的逆變模塊三相交流輸出端連接至移相變壓器對(duì)應(yīng)相的副邊繞組，向電網(wǎng)輸送中高壓電能。該風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)除適用于三相鼠籠異步發(fā)電機(jī)外，還可與多相鼠籠異步發(fā)電機(jī)配套使用，如多相鼠籠異步發(fā)電機(jī)具有M套三相定子繞組，則所述兆瓦級(jí)四象限交-直-交變流器具有3Μ條變流鏈，與每套定子繞組相連的三個(gè)變流鏈的一端連接在一起，每條變流鏈另一端連接至多相鼠籠異步發(fā)電機(jī)每套定子繞組中的一相。所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)還可兼作動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的無功進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)m
te ο與現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電技術(shù)相比，本發(fā)明在以下諸方面具有顯著優(yōu)勢(shì)1)與永磁同步發(fā)電機(jī)相比，制造鼠籠異步發(fā)電機(jī)的成本遠(yuǎn)比制造永磁同步發(fā)電機(jī)的成本低很多，使建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)更具經(jīng)濟(jì)效益。2)與有刷電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)和無刷電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)相比，鼠籠異步發(fā)電機(jī)體積小、重量輕、安裝方便、免維護(hù)、成本低、可靠性高，可減少發(fā)電系統(tǒng)新增許多結(jié)構(gòu)、機(jī)械承受力方面的問題。3)與應(yīng)用雙饋線繞異步發(fā)電機(jī)相比，直驅(qū)型中壓鼠籠異步發(fā)電機(jī)交-直-交風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)采用無增速齒輪箱設(shè)計(jì)，沒有齒輪箱漏油、滲油和齒輪齒斷裂問題，可靠性極高、而且便于實(shí)現(xiàn)低電壓穿越功能。4)采用三相或多相中壓的鼠籠異步發(fā)電機(jī)，同樣功率條件下，系統(tǒng)承受電流等級(jí)降低，可以更大限度地提高風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的容量，降低制造大容量電機(jī)的難度與成本
5)兆瓦級(jí)直驅(qū)式交-直-交型變流器采用多功率單元串聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)多電平輸出，大大提高了輸出電能質(zhì)量，減少風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的污染。6)兆瓦級(jí)直驅(qū)式交-直-交型變流器的變流鏈結(jié)構(gòu)便于高電壓等級(jí)的輸出。7)兆瓦級(jí)直驅(qū)式交-直-交型變流器可兼作動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器，對(duì)電網(wǎng)提供支撐和補(bǔ)償。
圖1是兆瓦級(jí)直驅(qū)型鼠籠異步發(fā)電機(jī)交-直-交風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)電氣連接示意圖；圖2是兆瓦級(jí)直驅(qū)型交-直-交變流器基本功率單元電氣結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是H橋整流模塊示意圖；圖4是功率單元H橋整流模塊串聯(lián)方式示意4
圖5是與多相鼠籠異步發(fā)電機(jī)配套使用連接方式示意圖；圖6是A、B、C三相電網(wǎng)側(cè)逆變模塊控制框圖；圖7是中壓鼠籠異步發(fā)電機(jī)側(cè)控制框圖。
具體實(shí)施例方式兆瓦級(jí)直驅(qū)型鼠籠異步發(fā)電機(jī)交-直-交風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括中壓鼠籠異步發(fā)電機(jī)、兆瓦級(jí)四象限交-直-交變流器、移相變壓器，機(jī)械傳動(dòng)部分采用無增速齒輪箱設(shè)計(jì)。見圖1，兆瓦級(jí)四象限交-直-交變流器為多個(gè)功率單元串聯(lián)組成的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，每相為一個(gè)變流鏈；三個(gè)變流鏈的一端連接在一起形成該三相的星形中性點(diǎn)，三個(gè)變流鏈的另一端與鼠籠異步發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)的定子繞組相連；鼠籠異步發(fā)電機(jī)發(fā)出三相交流電，經(jīng)每相變流鏈中的功率單元整流模塊整流轉(zhuǎn)換成直流電，再經(jīng)該功率單元的逆變模塊將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，每個(gè)變流鏈中各功率單元的三相交流輸出端再連接至移相變壓器對(duì)應(yīng)相的副邊繞組；通過移相變壓器的鐵心耦合至移相變壓器的原邊三相繞組，變壓器的原邊A、B、C 三相繞組分別與電網(wǎng)的A、B、C三相連接，實(shí)現(xiàn)向電網(wǎng)輸送中高壓電能。鼠籠異步發(fā)電機(jī)輸出電壓等級(jí)決定了每相所串聯(lián)的功率單元的數(shù)量，每相由η個(gè)功率單元組成，因此兆瓦級(jí)直驅(qū)型交-直-交變流器共包括3η個(gè)功率單元。與三相中壓鼠籠異步發(fā)電機(jī)配套的四象限交-直-交變流器共需三個(gè)變流鏈，三個(gè)變流鏈的一端連接在一起形成該三相的星形中性點(diǎn)，三個(gè)變流鏈的另一端通過濾波電抗器(如果發(fā)電機(jī)的定子漏抗較大且du/dt耐受能力強(qiáng)，濾波電抗器可不必采用)與中壓鼠籠異步發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)的定子繞組相連。見圖2，與中壓鼠籠式異步發(fā)電機(jī)配套使用的兆瓦級(jí)直驅(qū)式交-直-交型變流器， 包括若干功率單元，每個(gè)功率單元由H橋整流模塊、直流支撐電容、斬波制動(dòng)模塊和三相逆變模塊組成。H橋整流模塊是由全控型功率開關(guān)器件組成雙半橋結(jié)構(gòu)，每個(gè)半橋上包含兩個(gè)全控功率開關(guān)器件，每個(gè)半橋上兩個(gè)全控功率開關(guān)器件的連接點(diǎn)作為H橋整流模塊的兩個(gè)輸入端之一，其中全控功率開關(guān)器件均并聯(lián)續(xù)流二極管；斬波制動(dòng)模塊由一個(gè)全控功率開關(guān)器件和一個(gè)制動(dòng)電阻串聯(lián)組成，其中全控功率開關(guān)器件與制動(dòng)電阻均并聯(lián)續(xù)流二極管； 三相逆變模塊是由全控功率開關(guān)器件組成三半橋結(jié)構(gòu)，每個(gè)半橋上包含兩個(gè)全控功率開關(guān)器件，每個(gè)半橋上兩個(gè)全控功率開關(guān)器件的連接點(diǎn)作為三相逆變模塊的三個(gè)交流輸出端之一，其中全控功率開關(guān)器件均并聯(lián)續(xù)流二極管。每個(gè)H橋整流模塊的兩個(gè)直流輸出端與直流支撐電容的兩極分別相連；然后連接由全控功率開關(guān)器件與制動(dòng)電阻串聯(lián)的制動(dòng)模塊， 再連接三相逆變模塊的直流端，最后三相逆變模塊的三相交流輸出端連接三相濾波電抗
ο見圖3，整流模塊采用H橋結(jié)構(gòu)，每個(gè)半橋上兩個(gè)全控功率開關(guān)器件的連接點(diǎn)作為 H橋電路的兩個(gè)輸入端之一，分別定義為輸入端1與輸入端2。見圖4，η個(gè)H橋整流模塊的兩個(gè)輸入端1和2依次交替連接，構(gòu)成一個(gè)變流鏈，作為三相中的一相。與三相中壓鼠籠異步發(fā)電機(jī)配套的四象限交-直-交變流器共需三個(gè)變流鏈，三個(gè)變流鏈的一端連接在一起形成該三相的星形中性點(diǎn)，三個(gè)變流鏈的另一端通過濾波電抗器(如果發(fā)電機(jī)的定子漏抗較大且du/dt耐受能力強(qiáng)，濾波電抗器可不必采用) 與中壓鼠籠異步發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)的定子繞組相連。
見圖5，兆瓦級(jí)四象限交-直-交變流器與多相鼠籠異步發(fā)電機(jī)配套使用。如應(yīng)用具有M套三相定子繞組的中壓鼠籠異步發(fā)電機(jī)時(shí)，則與之配套的兆瓦級(jí)四象限交-直-交變流器共需3M個(gè)變流鏈，每三個(gè)變流鏈的一端連接在一起形成一個(gè)三相的星形中性點(diǎn)，每三個(gè)變流鏈的另一端通過濾波電抗器(如果發(fā)電機(jī)的定子漏抗較大且du/dt耐受能力強(qiáng)， 濾波電抗器可不必采用)與發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)的定子繞組相連。見圖6，電網(wǎng)側(cè)逆變模塊的控制采用電流為內(nèi)環(huán)、電壓環(huán)為外環(huán)的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，電壓環(huán)(外環(huán))以維持單元直流電壓恒定為控制目標(biāo)。電流環(huán)(內(nèi)環(huán))以快速跟隨電流給定， 實(shí)現(xiàn)逆變電流正弦化、功率因數(shù)角可調(diào)為控制目標(biāo)。電網(wǎng)側(cè)三相逆變電流iga、igb、igc經(jīng)Clarke變換和Park變換，得到解耦的有功電流igq和無功電流igd。有功電流igq與電壓環(huán)輸出的有功電流給定igq*比較，經(jīng)有功電流調(diào)節(jié)器PI處理后輸出ugq，無功電流igd與系統(tǒng)設(shè)定的無功電流給定igcf比較，經(jīng)無功電流調(diào)節(jié)器PI處理后輸出ugd。表征有功電流的ugq和表征無功電流的ugd，經(jīng)Park逆變換生成兩相靜止坐標(biāo)系下的調(diào)制電壓Uga和Ug0，再經(jīng)SVPWM生成逆變模塊上相應(yīng)全控功率開關(guān)器件的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWMgl PWMgn。電壓環(huán)輸出的有功電流給定igq*是電壓閉環(huán)負(fù)反饋的輸出，總是使電流內(nèi)環(huán)向電壓給定量方向跟隨調(diào)節(jié)。無功電流給定igcT是根據(jù)系統(tǒng)需要的可設(shè)定量，用以調(diào)節(jié)向電網(wǎng)側(cè)逆變的無功含量。Park逆變換生成的是正弦的調(diào)制信號(hào)，因此，電壓外環(huán)能保證電壓恒定，電流內(nèi)環(huán)能實(shí)現(xiàn)逆變電流正弦化與逆變無功分量的人為調(diào)節(jié)。見圖7，發(fā)電機(jī)側(cè)整流器主要完成的是快速跟隨風(fēng)力發(fā)電主控系統(tǒng)的功率或電流給定，實(shí)現(xiàn)整流電流正弦化、整流功率因數(shù)角可調(diào)。發(fā)電機(jī)側(cè)三相整流電流ima、imb、imC經(jīng) Clarke變換和Park變換，得到有功、無功解耦的電流imq和imd。有功電流imq與來自主控系統(tǒng)的有功電流給定imq*比較，經(jīng)有功電流調(diào)節(jié)器PI處理后輸出umq，無功電流imq與系統(tǒng)設(shè)定的無功電流給定imcf比較，經(jīng)無功電流調(diào)節(jié)器PI處理后輸出umd。表征有功電流的 umq和表征無功電流的umd，經(jīng)Park逆變換生成兩相靜止坐標(biāo)系下的調(diào)制電壓uma和ume， 再經(jīng)調(diào)制波發(fā)生器生成發(fā)電機(jī)側(cè)ABC三相調(diào)制電壓uma、umb、umc，三相調(diào)制電壓uma、umb、 umc與各自的移相載波比較，生成機(jī)側(cè)各相各整流模塊相應(yīng)IGBT的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，A相是 PWMmal PWMman，B 相是 PWMmbl PWMmbn，C 相是 PWMmcl PWMmcn。無功電流給定 imd* 是根據(jù)系統(tǒng)需要的可設(shè)定量，用以調(diào)節(jié)機(jī)側(cè)整流的功率因數(shù)角。Park逆變換生成的是正弦的調(diào)制信號(hào)，電流環(huán)能實(shí)現(xiàn)機(jī)側(cè)整流電流正弦化與機(jī)側(cè)整流功率因數(shù)角的人為調(diào)節(jié)。槳葉直接驅(qū)動(dòng)中壓鼠籠異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)交-直-交型變流器的電機(jī)側(cè)產(chǎn)生的基波頻率低于中壓鼠籠異步發(fā)電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的電頻率時(shí)(即發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率為負(fù))，鼠籠異步發(fā)電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，通過控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差和定子電壓可以控制發(fā)電機(jī)的輸出功率；鼠籠異步發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電分別由各H橋整流模塊轉(zhuǎn)換成為H橋整流模塊各自的直流電；H橋整流模塊各自的直流電通過各自的三相逆變模塊轉(zhuǎn)化成為三相工頻交流電施加在移相變壓器相應(yīng)的副邊繞組上，從而通過移相變壓器的鐵心耦合至移相變壓器的原邊三相繞組，變壓器的原邊A、B、C三相繞組分別與電網(wǎng)的A、B、C三相連接，實(shí)現(xiàn)向電網(wǎng)輸送電能。當(dāng)因任何原因(譬如風(fēng)力過大)導(dǎo)致某個(gè)或某些功率單元的直流支撐電容的電壓超過規(guī)定的閾值時(shí)，斬波制動(dòng)模塊中的全控功率開關(guān)器件自動(dòng)導(dǎo)通，通過制動(dòng)電阻消耗過剩的能量，使直流支撐電容的電壓被限制在不超過規(guī)定的閾值。
由于兆瓦級(jí)直驅(qū)式交-直-交型變流器采用H橋串聯(lián)技術(shù)和多副邊繞組移相變壓器隔離技術(shù)，使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可以采用各種電壓等級(jí)的中壓甚至高壓的鼠籠異步發(fā)電機(jī)成為可能。由于采用中壓甚至高壓的三相或多相鼠籠異步發(fā)電機(jī)，以及與之配套的交-直-交型變流器，使實(shí)現(xiàn)更大功率的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)成為可能；由于交-直-交型變流器與風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率相當(dāng)、斬波制動(dòng)模塊的采用、風(fēng)力發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間沒有直接的耦合關(guān)系，使該風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)低電壓穿越功能更為容易；由于交-直-交型變流器的三相逆變模塊與直流支撐電容結(jié)構(gòu)構(gòu)成了動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器主電路拓?fù)涞年P(guān)鍵要素，因此該風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)還可兼作動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器，可以對(duì)電網(wǎng)的無功進(jìn)行實(shí)時(shí)、有效地補(bǔ)償。
權(quán)利要求
1.兆瓦級(jí)直驅(qū)型鼠籠異步發(fā)電機(jī)交-直-交風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括鼠籠異步發(fā)電機(jī)、兆瓦級(jí)四象限交-直-交變流器、移相變壓器，所述的兆瓦級(jí)四象限交-直-交變流器為多個(gè)功率單元串聯(lián)組成的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，每相為一個(gè)變流鏈；三個(gè)變流鏈的一端連接在一起形成該三相的星形中性點(diǎn)，三個(gè)變流鏈的另一端與鼠籠異步發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)的定子繞組相連；鼠籠異步發(fā)電機(jī)發(fā)出的三相交流電，經(jīng)每相變流鏈中的功率單元整流模塊整流轉(zhuǎn)換成直流電，再經(jīng)該功率單元的逆變模塊將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，每個(gè)變流鏈中各功率單元的三相交流輸出端再連接至移相變壓器對(duì)應(yīng)相的副邊繞組；通過移相變壓器的鐵心耦合至移相變壓器的原邊三相繞組，變壓器的原邊A、B、C三相繞組分別與電網(wǎng)的A、B、C三相連接，實(shí)現(xiàn)向電網(wǎng)輸送中高壓電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級(jí)直驅(qū)型鼠籠異步發(fā)電機(jī)交-直-交風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的鼠籠異步發(fā)電機(jī)的三相輸出端直接與兆瓦級(jí)四象限交-直-交變流器對(duì)應(yīng)相變流鏈功率單元整流模塊相連接，機(jī)械傳動(dòng)無需增速齒輪箱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級(jí)直驅(qū)型鼠籠異步發(fā)電機(jī)交-直-交風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的鼠籠異步發(fā)電機(jī)采用中壓鼠籠異步發(fā)電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級(jí)直驅(qū)型鼠籠異步發(fā)電機(jī)交-直-交風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述變流鏈的功率單元由H橋整流模塊、直流支撐電容、斬波制動(dòng)模塊和三相逆變模塊由輸入側(cè)至輸出側(cè)依次連接組成，每個(gè)變流鏈中η個(gè)H橋整流模塊相連接構(gòu)成鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，三個(gè)變流鏈的一端連接在一起形成該三相的星形中性點(diǎn)，三個(gè)變流鏈的另一端與鼠籠異步發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)的定子繞組相連；每條鏈中每個(gè)功率單元的逆變模塊三相交流輸出端連接至移相變壓器對(duì)應(yīng)相的副邊繞組，向電網(wǎng)輸送中高壓電能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級(jí)直驅(qū)型鼠籠異步發(fā)電機(jī)交-直-交風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)除適用于三相鼠籠異步發(fā)電機(jī)外，還可與多相鼠籠異步發(fā)電機(jī)配套使用，如多相鼠籠異步發(fā)電機(jī)具有M套三相定子繞組，則所述兆瓦級(jí)四象限交-直-交變流器具有3Μ條變流鏈，與每套定子繞組相連的三個(gè)變流鏈的一端連接在一起，每條變流鏈另一端連接至多相鼠籠異步發(fā)電機(jī)每套定子繞組中的一相。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級(jí)直驅(qū)型鼠籠異步發(fā)電機(jī)交-直-交風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的兆瓦級(jí)四象限交-直-交變流器還可兼作動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的無功進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以中壓鼠籠異步發(fā)電機(jī)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的兆瓦級(jí)直驅(qū)型鼠籠異步發(fā)電機(jī)交-直-交風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。包括鼠籠異步發(fā)電機(jī)、兆瓦級(jí)四象限交-直-交變流器、移相變壓器，所述的變流器為多個(gè)功率單元串聯(lián)組成的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，變流鏈的另一端與鼠籠異步發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)的定子繞組相連；該風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)采用中壓鼠籠異步發(fā)電機(jī)，尺寸小、重量輕、安裝方便、免維護(hù)；電壓等級(jí)為中壓；無需增速齒輪箱與電刷等特點(diǎn)，可以更大限度提高風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的容量，降低制造大容量電機(jī)的難度與成本，提高系統(tǒng)可靠性，便于實(shí)現(xiàn)低電壓穿越功能。
文檔編號(hào)H02J3/18GK102386633SQ20111034829
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者丁雅麗, 于長義, 孫賢大, 崔效毓, 李興, 王丹, 王文舉, 王緒寶, 白德芳, 郭自勇, 龍浩 申請(qǐng)人:榮信電力電子股份有限公司