风力发电系统的制作方法

风力发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请关于一种风力发电系统，尤指一种控制简单，且可减少生产成本的风力发 电系统。
【背景技术】
[0002] 当前，能源危机日益严重，导致新能源（如风能、太阳能等）技术发展日益受到研 发人员的关注和重视。与此同时，在再生能源的发电系统中，电机输出的交流电往往与交流 电网的频率和幅值不一致，此时，通常需要借助于变换电路，W将电机输出的交流电转换为 与交流电网的频率和相位一致的交流电，再经由隔离变压器而将交流电输出至交流电网， 借此实现并网发电。
[000引 W中压风力发电系统为例，适用于中压，例如1KV?10KV的传统的风力发电系统 主要包括下列几种变换器的电路架构，第一种为功率单元级联式电路架构，第二种为使用 例如1.7KV耐压等级的功率器件串联组成的多电平电平W上）电路架构，第S种则为 直接采用高耐压等级（例如3. 3KV、4. 5KV或服V等）的功率器件的多电平（两电平W上） 电路架构。
[0004] 然而第一种风力发电系统由于需由多个，例如六个W上的变换电路W级联方式连 接，而因多个变换电路具有多个独立的直流母线，故电连接于交流电网及风力发电系统之 间的隔离变压器的次级侧便需具有多个次级绕组，例如六个W上，W与多个变换电路电连 接，如此一来，势必使得使用第一种风力发电系统的工厂或设备等的整体成本提高。至于第 二种风力发电系统，其虽然可使用耐压等级相对较低的功率器件（开关元件）来构成，但对 应地也需使用较多的功率器件，借此形成=电平W上的电路架构，如此一来，第二种风力发 电系统不但具有功率器件的控制较为复杂的问题，也因使用较多的功率器件而具有较高的 生产成本。至于第=种风力发电系统虽然可为两电平电路架构并可使用相对较少的功率器 件，然而第=种风力发电系统却需使用耐压等级较高的功率器件，而耐压等级较高的功率 器件价格比较昂贵，如此一来，造成第=种风力发电系统的生产成本提高。
[0005] 因此，如何发展一种可改善上述熟知技术缺陷的风力发电系统，实为相关技术领 域人员目前所迫切需要解决的问题。

【发明内容】

[0006] 本申请的目的之一在于提供一种风力发电系统，其不但具有多个第一变换电路， 还具有第二变换电路，且第二变换电路的多个第二机侧端口中的任一第二机侧端口与对应 的第一变换电路的第一机侧端口串联电连接，而第二变换电路的第二网侧端口与隔离变压 器的多个次级绕组中对应的次级绕组电连接，第二变换电路可选择性地运作来分担多个第 一变换电路的电能转换工作，通过此降低多个第一变换电路所承受的电压应力，W解决熟 知发电系统具有生产成本较高W及功率器件的控制较为复杂的缺陷。
[0007] 本申请的目的之一在于提供一种风力发电系统，该风力发电系统的第二变换电路 可依据风力发电机的=相绕组中的任一相绕组的相电压及与其相连的第一变换电路的第 一机侧端口所输出的输出电压的最大值之间的比较结果而执行擦棍模式运作或非擦棍模 式运作，W通过擦棍模式运作减少风力发电系统的电能损耗，并通过非擦棍模式运作使第 二变换电路分担多个第一变换电路的电能转换工作。
[000引本申请的目的之一在于提供一种风力发电系统，该风力发电系统的多个第一变换 电路的多个第一机侧变换器及第二变换电路的第二机侧变换器可采用正弦脉波宽度调制 而进行载波移相控制，进而减少多个第一变换电路的第一机侧端口及第二变换电路的多个 第二机侧端口的瞬间电压变化量及电流谐波。
[0009] 本申请提供一种风力发电系统，是电连接于风力发电机W及隔离变压器之间，风 力发电系统包含；多个第一变换电路，每一第一变换电路的第一机侧端口与风力发电机电 连接，每一第一变换电路的第一网侧端口与隔离变压器的多个次级绕组中对应的次级绕组 电连接，每一第一变换电路进行电能转换；W及第二变换电路，第二变换电路的第二网侧端 口与多个次级绕组中对应的次级绕组电连接，且第二变换电路还包含多个第二机侧端口， 每一第二机侧端口与对应的第一变换电路的第一机侧端口串联连接，并经由第一变换电路 与风力发电机电连接，第二变换电路选择性地运作，并于运作时进行电能转换，W分担多个 第一变换电路的电能转换工作。
[0010] 本申请的风力发电系统除了具有多个第一变换电路外，还具有第二变换电路，且 第二变换电路的第二机侧端口与每一第一变换电路的第一机侧端口串联电连接，而第二变 换电路的一第二网侧端口与多个次级绕组中对应的次级绕组电连接，由此不但可使隔离变 压器的次级绕组的个数减少，且因第二变换电路可选择性地运作来分担多个第一变换电路 的电能转换工作，由此降低多个第一变换电路所承受的电压应力，故风力发电系统可选用 耐压程度较低的功率器件即可实现对中压风力发电机的控制。
【附图说明】
[0011] 图1为本申请第一实施例的风力发电系统的电路结构示意图。
[0012] 图2为本申请第二实施例的风力发电系统的电路结构示意图。
[0013] 图3为本申请第S实施例的风力发电系统的电路结构示意图。
[0014] 图4为本申请第四实施例的风力发电系统的电路结构示意图。
[0015] 图5为本申请第五实施例的风力发电系统的电路结构示意图。
[0016] 图6为图1所示的风力发电系统的部分结构示意图。
[0017] 图7为图6所示的风力发电系统的简化模型示意图。
[0018] 图8为图1所示的风力发电系统在第一载波移相模式下进行SPWM载波移相控制 时，风力发电系统的A相电路的调制波形图。
[0019] 图9为图1所示的风力发电系统在第二载波移相模式下进行SPWM载波移相控制 时，风力发电系统的A相电路的调制波形图。
[0020] 图10为在第一载波移相模式下进行SPWM载波移相控制时，为两电平的电路架构 的第一变换电路或第二变换电路的=相电流及电流频谱分析的波形图。
[0021] 图11为在第一载波移相模式下没有进行SPWM载波移相控制时，为两电平的电路 架构的第一变换电路或第二变换电路的=相电流及电流频谱分析的波形图。
[0022] 图12为在第二载波移相模式下进行SPWM载波移相控制时，为两电平的电路架构 的第一变换电路或第二变换电路的=相电流及电流频谱分析的波形图。
[0023] 图13为在第二载波移相模式下没有进行SPWM载波移相控制时，为两电平的电路 架构的第一变换电路或第二变换电路的=相电流及电流频谱分析的波形图。
[0024] 其中，附图标记说明如下：
[002引 1 ;风力发电系统
[0026] 10、20、50 ;第一变换电路
[0027] 100;第一机侧端口
[002引 101;第一网侧端口
[0029] 102、202 ;第一机侧变换器
[0030] 103、203 ;第一网侧变换器
[003U 104 ;第一直流母线储存单元
[00对 105渐波电路
[0033] 11、21、31、41 ;第二变换电路
[0034] 110;第二机侧端口
[0035] 111;第二网侧端口
[0036] 112、212、312 ;第二机侧变换器
[0037] 113、213、313 ;第二网侧变换器
[0038] 114;第二直流母线储存单元
[0039] 8 ;风力发电机
[0040] 80 ;电能传输端
[0041] T;隔离变压器
[00创化：次级绕组 [0043] Vdcl ;第一直流电压
[0044] Vdc2 ;第二直流电压
[0045] V_Fa、V_Fb、V_Fc ;相电压
[0046] V_Ha、VJlb、V_Hc ;输出电压
[0047] V_conv_a、V_conv_b、V_conv_c ;输出电压
[0048] V_Gen_a、V_Gen_b、V_Gen_c ;相电压
[0049] tril、tri2、tri3 ;载波
[0050] S_a ;调制波
[0051] ia、ib、ic 相电流
[0化2] V油；线电压
【具体实施方式】
[0053] 体现本申请特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的 是本申请能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本申请的范围，且其中的说明 及图示在本质上仅当作说明用，而非架构于限制本申请。
[0054] 请参阅图1，其为本申请第一实施例的风力发电系统的电路结构示意图。如图1所 示，本实施例的风力发电系统电连接于一风力发电机及一隔离变压器T之间，其中隔离变 压器T的初级侧可与一交流电网电连接，本实施例的风力发电系统1可将风力发电机8所 产生的交流电能转换后经由隔离变压器T传送至交流电网，当然亦可将经由隔离变压器T 所接收到的交流电网的交流电能转换后传送至风力发电机8,因此，风力发电系统1实际上 可W单向或是双向的方式转换及传递能量。