变流器系统及风力发电机组的变流系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种变流器系统及风力发电机组的变流系统，该变流器系统包括变流器和滤波器，所述变流器包括至少两组三相变流器模块，所述滤波器包括三相吸收模块和至少两组三相电抗器模块，所述至少两组三相变流器模块的直流侧并联，所述至少两组三相变流器模块的交流侧分别串联对应的一组三相电抗器模块后与所述三相吸收模块的一侧连接。采用本实用新型的技术方案，变流器系统采用至少两个直流侧并联的三相变流器模块来增大变流器的容量，并在变流器的交流侧连接三相电抗器模块后再与三相吸收模块的一侧并联，以有效降低变流器交流端的DU/DT值，从而改善三相变流器模块内IGBT电流分配不均衡的问题，增加IGBT的使用寿命。
【专利说明】
变流器系统及风力发电机组的变流系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种变流器系统及风力发电机组的变流系统。
【背景技术】
[0002]在逆变器应用过程中，针对逆变器容量不足的问题，需要重新设计逆变器的结构，通过增加绝缘栅极双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)的容量来增大逆变器容量，在增加IGBT的容量的过程中，容易出现IGBT电流分配不均衡的问题，从而影响IGBT的使用寿命。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的实施例提供一种变流器系统及风力发电机组的变流系统，改善IGBT电流分配不均衡的问题，增加IGBT的使用寿命。
[0004]为达到上述目的，根据本实用新型的一方面，提供一种变流器系统，包括变流器和滤波器，所述变流器包括至少两组三相变流器模块，所述滤波器包括三相吸收模块和至少两组三相电抗器模块，所述至少两组三相变流器模块的直流侧并联，所述至少两组三相变流器模块的交流侧分别串联对应的一组所述三相电抗器模块后与所述三相吸收模块的一侧连接。
[0005]进一步地，所述三相电抗器模块中的任一相包括共模电抗器、差模电抗器或者串联的共模电抗器与差模电抗器。
[0006]进一步地，所述共模电抗器为磁环。
[0007]进一步地，所述三相吸收模块中的任一相分别包括第一电容或者串联连接的第一电容与第一电阻。
[0008]进一步地，所述三相吸收模块的另一侧直接接地;或者，所述变流器系统还包括第二电容，所述三相吸收模块的另一侧通过所述第二电容接地;或者，所述变流器系统还包括第二电容与第二电阻，所述三相吸收模块的另一侧通过串联连接的所述第二电容与第二电阻接地。
[0009]进一步地，所述三相变流器模块的交流侧通过第一长线电缆与对应的一组所述三相电抗器模块连接;并且/或者，所述三相吸收模块的一侧通过第二长线电缆连接三相交流设备。
[0010]进一步地，所述三相变流器模块为三相逆变器，所述三相交流设备为三相负载;或者，所述三相变流器模块为三相整流器，所述三相交流设备为三相交流发电机。
[0011]进一步地，所述变流器系统还包括第三电容，所述三相变流器模块的直流侧并联所述第三电容。
[0012]根据本实用新型的另一方面，还提供一种风力发电机组的变流系统，设置上述技术方案中的变流器系统。
[0013]进一步地，风力发电机组的变流系统安装在风力发电机组的变流柜中。
[0014]本实用新型提供的变流器系统及风力发电机组的变流系统中，变流器系统采用至少两个直流侧并联的三相变流器模块来增大变流器的容量，并在变流器的交流侧连接三相电抗器模块后再与三相吸收模块的一侧并联，以有效降低变流器交流端的DU/DT值，从而改善三相变流器模块内IGBT电流分配不均衡的问题，增加IGBT的使用寿命。
[0015]进一步地，滤波器的三相吸收模块的一侧连接的三相交流设备为三相负载时，可有效降低三相负载输入端的DU/DT值，起到保护负载的作用。
【附图说明】
[0016]图1示出本实用新型实施例一中变流器系统的结构示意图；
[0017]图2示出本实用新型实施例二中变流器系统的结构示意图；
[0018]图3示出本实用新型实施例三中变流器系统的结构示意图；
[0019]图4示出本实用新型实施例四中变流器系统的结构示意图；
[0020]图5示出本实用新型实施例五中变流器系统的结构示意图；
[0021 ]图6示出本实用新型实施例六中变流器系统的结构示意图；
[0022]图7示出本实用新型实施例七中变流器系统的结构示意图；
[0023]图8示出本实用新型实施例八中变流器系统的结构示意图。
[0024]附图标记说明:
[0025]1、第三电容;2，3、三相变流器模块;4、滤波器;5、共模电抗器;6、差模电抗器;7、第一电阻;8、第一电容;9、第二电容；10、第二电阻；11、第一长线电缆；12、三相交流设备；13、
第二长线电缆。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本实用新型实施例的变流器系统及风力发电机组的变流系统进行详细描述。
[0027]实施例一
[0028]参见图1至图8，本实用新型实施例中的变流器系统包括变流器和滤波器4，变流器包括至少两组三相变流器模块，滤波器4包括三相吸收模块和至少两组三相电抗器模块，至少两组三相变流器模块的直流侧并联，至少两组三相变流器模块的交流侧分别串联对应的一组三相电抗器模块后与三相吸收模块的一侧连接。
[0029]采用多个直流侧并联的三相变流器模块，便于扩展变流器的容量，实现模块化的设计。如图1至图8所示的变流器系统的结构示意图示出了三相变流器模块2和三相变流器模块3，这两个三相变流器模块仅作示例性说明，而不对本实用新型的技术方案作限制。
[0030]本实用新型实施例中的三相变流器模块可以为三相逆变器模块或者三相整流器模块。当三相变流器模块为三相逆变器时，三相交流设备12为三相负载；当三相变流器模块为三相整流器时，三相交流设备12为三相交流发电机。其中，对于三相变流器模块为三相逆变器模块，三相交流设备12为三相负载的情况，采用本实施例的技术方案，降低三相逆变器交流端的DU/DT值，有效保护三相负载。
[0031]其中，三相电抗器模块中的一相为共模电抗器5、差模电抗器6或者串联的共模电抗器5与差模电抗器6。共模电抗器5的主要作用是抑制电路中的共模干扰，差模电抗器6的主要作用是抑制电路中的差模干扰。具体地，共模电抗器5可以为磁环，差模电抗器6可以为普通交流滤波电抗器。当三相变流器模块为三相逆变器时，三相逆变器的IGBT采用相同的控制信号，即IGBT的HVM脉冲信号相同，采用磁环和交流滤波电抗器作为隔离器件，对三相逆变器模块的交流输出端进行隔离，可以防止由于开关时间不一致引起的IGBT电流不一致，改善了逆变器的电流分配不均衡的问题，减少了因为逆变器的电流分配不均衡导致的使用寿命降低的问题。
[0032]在本实用新型实施例中，滤波器4可以设置在变流器附近，也可以设置在变流器与三相交流设备12之间并且距离二者都有一段距离，因此，三相变流器模块的交流侧通过母排与对应的一组三相电抗器模块连接，如图8所示，三相变流器模块的交流侧也可以通过第一长线电缆11与对应的一组三相电抗器模块连接。
[0033]图1示出本实用新型实施例变流器系统的结构示意图。参见图1，三相变流器模块2和三相变流器模块3的直流侧并联，每组三相变流器模块的交流侧和对应的一组三相电抗器模块的一侧对应连接，三相电抗器模块的另一侧的同相连接后与对应的三相吸收模块的一相连接。其中三相电抗器模块的每一相包括串联的共模电抗器5和差模电抗器6。
[0034]三相吸收模块的每一相包括串联连接的第一电容8与第一电阻7。其中第一电阻7与三相电抗器模块直接连接，串联连接的第一电容8与第一电阻7作为吸收电路，可以对感性负载在电流瞬变时的自感电动势进行钳位，并抑制电路中因DU/DT对器件引起的冲击。
[0035]第一电阻7为滤波电阻，第一电容8为差模滤波电容。三相吸收模块通过第二长线电缆13与三相交流设备12连接，第一电阻7可以作为长线电缆的阻抗匹配元件起到滤波作用。差模滤波电容主要对电路中的差模干扰起到抑制作用。
[0036]此外，变流器系统还包括串联连接的第二电容9与第二电阻10，三相吸收模块的另一侧通过串联连接的第二电容9与第二电阻10接地。第二电容9为共模滤波电容，直接接地的第二电阻1为共模滤波电阻，主要对电路中的共模干扰起到抑制作用。三相吸收模块的另一侧也可以直接接地。
[0037]变流器系统还包括第三电容I，三相变流器模块的直流侧并联第三电容I。第三电容I与三相变流器模块2并联在三相变流器模块2的直流端的正负极。第三电容I可以有效的吸收来自IGBT内部的寄生电感在高速关断时刻释放出极高的尖峰电压脉冲，起到保护三相变流器模块的作用。
[0038]在实用新型实施例中，三相吸收模块的一侧通过第二长线电缆13连接三相交流设备12。第一长线电缆11和第二长线电缆13的长度可以达到几十米甚至数千米。
[0039]采用以上实施例的技术方案，变流器系统采用至少两个直流侧并联的三相变流器模块来增大变流器的容量，并在变流器的交流侧连接三相电抗器模块后再与三相吸收模块的一侧并联，以有效降低变流器交流端的DU/DT值，从而改善三相变流器模块内IGBT电流分配不均衡的问题，增加IGBT的使用寿命。
[0040]实施例二
[0041]参见图2，在本实用新型实施例中，三相电抗器模块的每一相包括串联的共模电抗器5和差模电抗器6，三相吸收模块的每一相包括串联连接的第一电容8与第一电阻7。与实施例一的不同之处在于，三相吸收模块一侧与三相电抗器模块连接，另一侧的三相连接后不接地。
[0042]实施例三
[0043]参见图3，在本实用新型实施例中，三相吸收模块的每一相包括串联连接的第一电容8与第一电阻7。与实施例一的不同之处在于，所述三相电抗器模块的每一相包括差模电抗器6 ；三相吸收模块的另一侧通过第二电容9接地。
[0044]实施例四
[0045]参见图4，在本实用新型实施例中，与实施例一的不同之处在于，所述三相电抗器模块的每一相包括差模电抗器6。三相吸收模块一侧与三相电抗器模块连接，另一侧的三相连接后不接地。
[0046]实施例五
[0047]参见图5，在本实用新型实施例中，三相吸收模块的每一相包括串联连接的第一电容8与第一电阻7，第一电阻7直接与三相电抗器模块连接;变流器系统还包括串联连接的第二电容9与第二电阻10，三相吸收模块的另一侧通过串联连接的第二电容9与第二电阻10接地。与实施例一的不同之处在于，三相电抗器模块的每一相包括差模电抗器6。
[0048]实施例六
[0049]参见图6，在本实用新型实施例中，三相电抗器模块的每一相包括差模电抗器6，三相吸收模块的每一相包括串联连接的第一电容8与第一电阻7，三相吸收模块的另一侧通过串联连接的第二电容9与第二电阻10接地。与实施例五的不同之处在于，第一电容8直接与三相电抗器模块连接。
[0050]实施例七
[0051 ]参见图7，在本实用新型实施例中，三相吸收模块的每一相包括串联连接的第一电容8与第一电阻7。三相吸收模块一侧与三相电抗器模块连接，与实施例一的不同之处在于，三相电抗器模块的每一相只包括共模电抗器5，三相吸收模块另一侧的三相连接。
[0052]实施例八
[0053]参见图8，在本实用新型实施例中，与实施例一的不同之处在于，三相电抗器模块的每一相只包括共模电抗器5，三相吸收模块的每一相只包括第一电容8，三相吸收模块一侧与三相电抗器模块连接，另一侧的三相连接。
[0054]本实用新型实施例与实施例一的不同之处还在于，在本实用新型实施例中的三相电抗器模块与三相变流器模块距离较远，因此在本应用中的三相电抗器模块与三相变流器模块通过第一长线电缆11连接。
[0055]实施例九
[0056]本实施例提供一种风力发电机组的变流系统，设置以上实施例中的变流器系统。
[0057]进一步地，风力发电机组的变流系统安装在风力发电机组的变流柜中。
[0058]采用本实施例的技术方案，风力发电机组的变流系统中的变流器系统采用至少两个直流侧并联的三相变流器模块来增大变流器的容量，并在变流器的交流侧连接三相电抗器模块后再与三相吸收模块的一侧并联，以有效降低变流器交流端的DU/DT值，从而改善三相变流器模块内IGBT电流分配不均衡的问题，增加IGBT的使用寿命。
[0059]以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种变流器系统，其特征在于，包括变流器和滤波器(4)，所述变流器包括至少两组三相变流器模块，所述滤波器(4)包括三相吸收模块和至少两组三相电抗器模块，所述至少两组三相变流器模块的直流侧并联，所述至少两组三相变流器模块的交流侧分别串联对应的一组所述三相电抗器模块后与所述三相吸收模块的一侧连接。2.根据权利要求1所述的变流器系统，其特征在于，所述三相电抗器模块中的任一相包括共模电抗器(5)、差模电抗器(6)或者串联的共模电抗器(5)与差模电抗器(6)。3.根据权利要求2所述的变流器系统，其特征在于，所述共模电抗器(5)为磁环。4.根据权利要求1所述的变流器系统，其特征在于，所述三相吸收模块中的任一相包括第一电容(8)或者串联连接的第一电容(8)与第一电阻(7)。5.根据权利要求4所述的变流器系统，其特征在于， 所述三相吸收模块的另一侧直接接地;或者， 所述变流器系统还包括第二电容(9)，所述三相吸收模块的另一侧通过所述第二电容(9)接地;或者， 所述变流器系统还包括第二电容(9)与第二电阻(10)，所述三相吸收模块的另一侧通过串联连接的所述第二电容(9)与第二电阻(10)接地。6.根据权利要求1所述的变流器系统，其特征在于， 所述三相变流器模块的交流侧通过第一长线电缆(11)与对应的一组所述三相电抗器模块连接;并且/或者， 所述三相吸收模块的一侧通过第二长线电缆(13)连接三相交流设备(12)。7.根据权利要求6所述的变流器系统，其特征在于， 所述三相变流器模块为三相逆变器，所述三相交流设备(12)为三相负载;或者， 所述三相变流器模块为三相整流器，所述三相交流设备(12)为三相交流发电机。8.根据权利要求1所述的变流器系统，其特征在于，所述变流器系统还包括第三电容(I)，所述三相变流器模块的直流侧并联所述第三电容(I)。9.一种风力发电机组的变流系统，其特征在于，设置如权利要求1至8任一项所述的变流器系统。10.根据权利要求9所述的风力发电机组的变流系统，其特征在于，所述风力发电机组的变流系统安装在风力发电机组的变流柜中。
【文档编号】H02M7/23GK205566134SQ201620349529
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】高瑞
【申请人】北京天诚同创电气有限公司