相全桥高频DC-AC变换器16的直流端口与对应的高压侧单相全桥工频DC-AC变换器17的直流端口相连。参见图1，仍以单相储能式变压单元1#1为例，多绕组高频变压器15的高压侧绕组ql?分别与对应的高压侧单相全桥高频DC-AC变换器16的交流端口 rl?r财目连，高压侧单相全桥高频DC-AC变换器16的直流端口 sI?与对应的高压侧单相全桥工频DC-AC变换器17的直流端口 tl??Λ相连，例如对多绕组高频变压器15的高压侧绕组V而言，高压侧绕组V和对应的高压侧单相全桥高频DC-AC变换器16的交流端口 r7相连，对应的高压侧单相全桥高频DC-AC变换器16的直流端口 W则和对应的高压侧单相全桥工频DC-AC变换器17的直流端口 tl相连，多绕组高频变压器15的其余高压侧绕组q2?7Λ韵连接结构与多绕组高频变压器15的高压侧绕组V的连接结构类似，故在此不再赘述。需要说明的是，关于上述结构，单相储能式变压单元1#2、单相储能式变压单元1#3的与单相储能式变压单元1#1的结构类似，其仅仅是对应不同相线路的区别，故在此同样也不再赘述。
[0021]本实施例中，所有的高压侧单相全桥工频DC-AC变换器17之间采用H桥级联的方式连接，即所有的高压侧单相全桥工频DC-AC变换器17之间通过两个交流端口依次级联连接呈链状，且链首交流端口的一个出线端子和风力发电系统中工频升压变压器3高压侧对应相的出线端子相连、链尾交流端口的一个出线端子和另外两个单相储能式变压单元I中链尾相应的出线端子相连。参见图1，仍以单相储能式变压单元1#1为例，N个高压侧单相全桥工频DC-AC变换器17之间通过两个交流端口依次级联连接呈链状，且由链首交流端口的一个出线端子《2和工频升压变压器3高压侧对应相的出线端子^相连、链尾交流端口的一个出线端子/7和另外两个单相储能式变压单元I (单相储能式变压单元1#2和单相储能式变压单元1#3)链尾交流端口相应的出线端子f2、/?相连。
[0022]本实施例中，低压侧单相全桥工频DC-AC变换器11交流端口的一个出线端子和风力发电机组2中对应相的出线端子之间串联连接有低压侧单相滤波电感111。参见图1，仍以单相储能式变压单元1#1为例，低压侧单相全桥工频DC-AC变换器11交流端口的出线端子Ai和风力发电机组2中对应相的出线端子a相连之间串联连接有低压侧单相滤波电感111，低压侧单相全桥工频DC-AC变换器11交流端口的出线端子A7通过串联低压侧单相滤波电感111后形成用于和风力发电机组2中对应相的出线端子a相连的总的出线端子bl。需要说明的是，关于上述结构，单相储能式变压单元1#2、单相储能式变压单元1#3的与单相储能式变压单元1#1的结构类似，其仅仅是对应不同相线路的区别，故在此不再赘述。
[0023]本实施例中，链首交流端口的一个出线端子和工频升压变压器3高压侧对应相的出线端子之间串联连接有高压侧单相滤波电感171。参见图1，仍以单相储能式变压单元1#1为例，链首交流端口的出线端子和工频升压变压器3高压侧对应相的出线端子^之间串联连接有高压侧单相滤波电感171，高压侧单相全桥工频DC-AC变换器17交流端口的出线端子通过串联高压侧单相滤波电感171后形成用于和工频升压变压器3高压侧对应相的出线端子^相连的总的出线端子el。需要说明的是，关于上述结构，单相储能式变压单元1#2、单相储能式变压单元1#3的与单相储能式变压单元1#1的结构类似，其仅仅是对应不同相线路的区别，故在此不再赘述。
[0024]本实施例中，储能装置14可以根据需要采用超级电容器或者蓄电池。
[0025]本实施例中，低压侧单相全桥工频DC-AC变换器11、低压侧单相全桥高频DC-AC变换器12、高压侧单相全桥高频DC-AC变换器16和高压侧单相全桥工频DC-AC变换器17均为基于全控开关器件的DC-AC变换器，双向DC-DC变换器13为基于全控开关器件的双向DC-DC变换器；全控开关器件可以根据需要采用绝缘栅双极型功率管IGBT、集成门极换流晶闸管IGCT及可关断晶闸管GTO中的一种。调整低压侧单相全桥工频DC-AC变换器11、低压侧单相全桥高频DC-AC变换器12、高压侧单相全桥高频DC-AC变换器16、高压侧单相全桥工频DC-AC变换器17以及双向DC-DC变换器13的工作状态，即为调整低压侧单相全桥工频DC-AC变换器11、低压侧单相全桥高频DC-AC变换器12、高压侧单相全桥高频DC-AC变换器16、高压侧单相全桥工频DC-AC变换器17以及双向DC-DC变换器13中全控开关器件的工作状态。
[0026]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种用于风力发电系统的储能式智能变压器，其特征在于:包括分别对应三相线路的三个单相储能式变压单元(I)，所述单相储能式变压单元(I)包括低压侧单相全桥工频DC-AC变换器(11)、低压侧单相全桥高频DC-AC变换器(12 )、双向DC-DC变换器(13 )、储能装置(14 )、多绕组高频变压器(15 )、高压侧单相全桥高频DC-AC变换器(16 )和高压侧单相全桥工频DC-AC变换器(17)，所述高压侧单相全桥高频DC-AC变换器(16)和高压侧单相全桥工频DC-AC变换器(17)的数量均为一个以上且相互之间一一对应，所述低压侧单相全桥工频DC-AC变换器(11)交流端口的一个出线端子和风力发电系统中风力发电机组(2)中对应相的出线端子相连、另一个出线端子则和风力发电系统中工频升压变压器(3)低压侧对应相的出线端子相连，所述低压侧单相全桥工频DC-AC变换器(11)的直流端口和低压侧单相全桥高频DC-AC变换器(12)的直流端口相连，所述低压侧单相全桥高频DC-AC变换器(12)的交流端口和多绕组高频变压器(15)的低压侧绕组相连，所述储能装置(14)通过双向DC-DC变换器(13)和低压侧单相全桥工频DC-AC变换器(11)及低压侧单相全桥高频DC-AC变换器(12)的直流端口相连，所述多绕组高频变压器(15)的高压侧绕组分别与对应的高压侧单相全桥高频DC-AC变换器(16)的交流端口相连，所述高压侧单相全桥高频DC-AC变换器(16 )的直流端口与对应的高压侧单相全桥工频DC-AC变换器(17 )的直流端口相连，所有的高压侧单相全桥工频DC-AC变换器(17)之间通过两个交流端口依次级联连接呈链状，且链首交流端口的一个出线端子和风力发电系统中工频升压变压器(3)高压侧对应相的出线端子相连、链尾交流端口的一个出线端子和另外两个单相储能式变压单元(I)中链尾交流端口相应的出线端子相连。
2.根据权利要求1所述的用于风力发电系统的储能式智能变压器，其特征在于:所述低压侧单相全桥工频DC-AC变换器(11)交流端口的一个出线端子和风力发电系统中风力发电机组(2 )中对应相的出线端子之间串联连接有低压侧单相滤波电感(111)。
3.根据权利要求2所述的用于风力发电系统的储能式智能变压器，其特征在于:所述链首交流端口的一个出线端子和风力发电系统中工频升压变压器(3)高压侧对应相的出线端子之间串联连接有高压侧单相滤波电感(171)。
4.根据权利要求3所述的用于风力发电系统的储能式智能变压器，其特征在于:所述储能装置(14)为超级电容器或者蓄电池。
5.根据权利要求1?4中任意一项所述的用于风力发电系统的储能式智能变压器，其特征在于:所述低压侧单相全桥工频DC-AC变换器(11)、低压侧单相全桥高频DC-AC变换器(12)、高压侧单相全桥高频DC-AC变换器(16)和高压侧单相全桥工频DC-AC变换器(17)均为基于全控开关器件的DC-AC变换器，所述双向DC-DC变换器(13)为基于全控开关器件的双向DC-DC变换器；所述全控开关器件为绝缘栅双极型功率管IGBT、集成门极换流晶闸管IGCT及可关断晶闸管GTO中的一种。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于风力发电系统的储能式智能变压器，包括工频升压变压器和和工频升压变压器的三相线路对应的三个单相储能式变压单元，单相储能式变压单元包括低压侧单相全桥工频DC-AC变换器、低压侧单相全桥高频DC-AC变换器、双向DC-DC变换器、储能装置、多绕组高频变压器、高压侧单相全桥高频DC-AC变换器和高压侧单相全桥工频DC-AC变换器，高压侧单相全桥高频DC-AC变换器和高压侧单相全桥工频DC-AC变换器的数量均为一个以上且相互一一对应，所有高压侧单相全桥工频DC-AC变换器通过两个交流端口依次级联呈链状。本实用新型不仅可以平滑风电的功率波动，而且还能够提高风电的低电压穿越能力。
【IPC分类】H02J3-28, H02J3-18, H02J3-12, H02J3-38
【公开号】CN204424925
【申请号】CN201520140173
【发明人】张坤, 刘鑫, 周滨, 李光星
【申请人】国家电网公司, 国网湖南省电力公司, 国网湖南省电力公司电力科学研究院
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月12日