一种用于风力发电机组的全功率变流器的制作方法

本实用新型涉及新能源发电的技术领域，尤其是指一种用于风力发电机组的全功率变流器。

背景技术：

为推动我国进入风电平价时代，风电行业降本增效的需求变得更加迫切。与此同时，为了减少风电机组在台风期间受到的风力载荷，需要在其辅电回路并联一个不间断电源，保证发电机组辅电设备正常工作，但这个不间断电源也增加了风电机组的成本。另外，由于风电机组正常运行时并不会使用不间断电源，在发电机组停运时才会投入使用，尽管普通的不间断电源会带有设备自检装置，但是无法完全保证其逆变器在长期备用的情况下，能够每次都成功投入运行。

因此，需要一种能够降低风电机组成本且可靠性高的全功率变流器。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于风力发电机组并集成有后备电源系统的全功率变流器，能够有效降低风力发电机组的制造成本，简化设备的结构，确保备用电源的供电可靠性，并提升设备的利用率。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种用于风力发电机组的全功率变流器，包括变流器直流母线、机侧整流器、网侧逆变器、支撑电容、chopper电路、dc-dc电源变换器、后备电源系统和变流器控制器，所述变流器直流母线的两侧分别与机侧整流器和网侧逆变器相连接，所述支撑电容、chopper电路与dc-dc电源变换器依次连接在变流器直流母线的正极和负极之间，所述后备电源系统与dc-dc电源变换器相连接，使该后备电源系统并联接入变流器直流母线，所述机侧整流器、dc-dc电源变换器、网侧逆变器分别与变流器控制器相连接，所述变流器控制器与风力发电机组的主控系统通讯连接。

进一步，所述chopper电路为直流斩波电路。

进一步，所述dc-dc电源变换器为基于buck-boost电路的电源变换器。

进一步，所述后备电源系统的电池为铅酸电池、镍镉电池、氢镍电池、锂电池、钠硫电池、超级电容和液流电池中的任意一种或几种的组合。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、本实用新型相对于现有设计节省了一个逆变器元件和一个后备电源系统控制元件，结构更加简单、同时降低了成本，通过将后备电源系统集成在全功率变流器上，减少了风力发电机组机舱底座内部运行单元的数量，节约了设计空间，降低了设备重量，减少了设备运输成本。

2、本实用新型的后备电源系统的控制功能集成到全功率变流器的控制器中，确保备用电源的供电可靠性，并且后备电源系统与全功率变流器共用一个逆变器，提升设备的利用率。

附图说明

图1为本实用新型的电路图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实施例所述的用于风力发电机组的全功率变流器，安装于风力发电机组的机舱底座内，包括变流器直流母线1、机侧整流器2、网侧逆变器3、支撑电容4、chopper电路5、dc-dc电源变换器6、后备电源系统7和变流器控制器8，所述变流器直流母线1的两侧分别与机侧整流器2和网侧逆变器3相连接，所述支撑电容4、chopper电路5与dc-dc电源变换器6依次连接在变流器直流母线1的正极和负极之间，所述后备电源系统7与dc-dc电源变换器6相连接，使该后备电源系统7并联接入变流器直流母线1，在风力发电机组停止运行时，后备电源系统7的直流电通过变流器直流母线1和网侧逆变器3转化为交流电，并通过风力发电机组的降压变压器9向辅电回路10供电，所述机侧整流器2、dc-dc电源变换器6、网侧逆变器3分别与变流器控制器8相连接，所述变流器控制器8与风力发电机组的主控系统11通讯连接，该变流器控制器8能够监测、控制全功率变流器和后备电源系统7的工作状态，在风力发电机组正常运行时，完成全功率变流器的运行和保护功能；在发电机组停运时，变流器控制器8通过采集机侧和网侧电压电流信号来判断后备电源系统7是否具备投入条件，监控后备电源系统7的运行状态以确保后备电源系统7仅给辅电回路10供电，从而完成后备电源系统7的供电控制和保护功能，并且能够在两种运行方式中正常切换确保风力发电机组的安全稳定运行。

其中，所述chopper电路5为直流斩波电路，用于抑制变流器直流母线1过电压，并且在电压跌落时实现低压穿越功能；所述dc-dc电源变换器6为基于buck-boost电路的电源变换器，所述buck-boost电路为升降压式变换电路，用于控制后备电源系统7的电池接入变流器直流母线1的电压；所述后备电源系统7的电池为铅酸电池、镍镉电池、氢镍电池、锂电池、钠硫电池、超级电容和液流电池中的任意一种或几种的组合。

本实施例的全功率变流器在正常工作时，风力发电机组发出的交流电，经过全功率变流器的整流和逆变后，通过降压变压器9供给到辅电回路10；当风力发电机组停止运行时，风力发电机组的主控系统11给升压变压器低压断路器12断开信号，并确认该断路器的分闸位置，确保后备电源系统7仅向辅电回路10供电。变流器控制器8接收主控系统11的后备电源系统7投入信号，变流器控制器8通过机侧和网侧电压电流信号来确认后备电源系统7投入运行条件，变流器控制器8给dc-dc电源变换器6发出开关信号，将后备电源系统7的直流电通过网侧逆变器3转化为交流电，产生的交流电通过降压变压器9给辅电回路10供电。此时，网侧电压电流信号用来监测和控制后备电源系统7的工作状态。

以上所述之实施例子只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。

技术特征：

1.一种用于风力发电机组的全功率变流器，其特征在于：包括变流器直流母线、机侧整流器、网侧逆变器、支撑电容、chopper电路、dc-dc电源变换器、后备电源系统和变流器控制器，所述变流器直流母线的两侧分别与机侧整流器和网侧逆变器相连接，所述支撑电容、chopper电路与dc-dc电源变换器依次连接在变流器直流母线的正极和负极之间，所述后备电源系统与dc-dc电源变换器相连接，使该后备电源系统并联接入变流器直流母线，所述机侧整流器、dc-dc电源变换器、网侧逆变器分别与变流器控制器相连接，所述变流器控制器与风力发电机组的主控系统通讯连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于风力发电机组的全功率变流器，其特征在于：所述chopper电路为直流斩波电路。

3.根据权利要求1所述的一种用于风力发电机组的全功率变流器，其特征在于：所述dc-dc电源变换器为基于buck-boost电路的电源变换器。

4.根据权利要求1所述的一种用于风力发电机组的全功率变流器，其特征在于：所述后备电源系统的电池为铅酸电池、镍镉电池、氢镍电池、锂电池、钠硫电池、超级电容和液流电池中的任意一种或几种的组合。

技术总结
本实用新型公开了一种用于风力发电机组的全功率变流器，包括变流器直流母线、机侧整流器、网侧逆变器、支撑电容、Chopper电路、DC‑DC电源变换器、后备电源系统和变流器控制器，所述变流器直流母线的两侧分别与机侧整流器和网侧逆变器相连接，所述支撑电容、Chopper电路与DC‑DC电源变换器依次连接在变流器直流母线的正极和负极之间，所述后备电源系统与DC‑DC电源变换器相连接，所述机侧整流器、DC‑DC电源变换器、网侧逆变器分别与变流器控制器相连接，所述变流器控制器与风力发电机组的主控系统通讯连接。本实用新型能够有效降低风力发电机组的制造成本，确保备用电源的供电可靠性，并提升设备的利用率。

技术研发人员：汪奎;唐彬伟;袁牧
受保护的技术使用者：明阳智慧能源集团股份公司
技术研发日：2019.10.22
技术公布日：2020.07.14