本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

背景技術(shù)：

大功率(兆瓦級(jí))風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般分為雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和全功率型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

如圖1所示，現(xiàn)有雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般包括依次連接的變壓器、變流器、發(fā)電機(jī)、風(fēng)力機(jī)以及塔筒(圖中未示出)。風(fēng)力機(jī)包括葉片和齒輪箱，發(fā)電機(jī)與風(fēng)力機(jī)機(jī)械連接，均安裝于塔筒頂部。變壓器一般包括高壓側(cè)開(kāi)關(guān)、變壓器本體和低壓側(cè)開(kāi)關(guān)；變壓器本體由一個(gè)高壓側(cè)繞組和一個(gè)低壓側(cè)繞組組成，高壓側(cè)繞組通過(guò)高壓側(cè)開(kāi)關(guān)與外部電網(wǎng)相連接，低壓側(cè)繞組通過(guò)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)與變流器相連。變流器一般包含控制器、網(wǎng)側(cè)變換器、機(jī)側(cè)變換器、低壓側(cè)開(kāi)關(guān)、網(wǎng)側(cè)濾波器以及定子開(kāi)關(guān)等，其中，網(wǎng)側(cè)變換器和機(jī)側(cè)變換器通過(guò)直流母線連接，網(wǎng)側(cè)濾波器由濾波電感和濾波電容構(gòu)成，網(wǎng)側(cè)變換器通過(guò)網(wǎng)側(cè)濾波器和低壓側(cè)開(kāi)關(guān)與變壓器相連，機(jī)側(cè)變換器連接雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組，雙饋發(fā)電機(jī)的定子繞組經(jīng)接觸器和低壓側(cè)開(kāi)關(guān)也與變壓器相連。為給風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的內(nèi)部設(shè)備供電，變流器往往還需配置輔助變壓器。

如圖2所示，現(xiàn)有全功率型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般包括依次連接的變壓器、變流器、發(fā)電機(jī)、風(fēng)力機(jī)以及塔筒(圖中未示出)。風(fēng)力機(jī)包括葉片，發(fā)電機(jī)與風(fēng)力機(jī)機(jī)械連接，均安裝于塔筒頂部。變壓器一般包括高壓側(cè)開(kāi)關(guān)、變壓器本體和低壓側(cè)開(kāi)關(guān)；變壓器本體由一個(gè)高壓側(cè)繞組和一個(gè)低壓側(cè)繞組組成，高壓側(cè)繞組通過(guò)高壓側(cè)開(kāi)關(guān)與外部電網(wǎng)相連接；低壓側(cè)繞組通過(guò)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)與變流器相連。變流器一般包含控制器、網(wǎng)側(cè)變換器、機(jī)側(cè)變換器、低壓側(cè)開(kāi)關(guān)以及網(wǎng)側(cè)濾波器等，其中，網(wǎng)側(cè)變換器和機(jī)側(cè)變換器通過(guò)直流母線連接，網(wǎng)側(cè)濾波器由濾波電感和濾波電容構(gòu)成，網(wǎng)側(cè)變換器通過(guò)網(wǎng)側(cè)濾波器和低壓側(cè)開(kāi)關(guān)與變壓器相連，機(jī)側(cè)變換器連接同步或異步發(fā)電機(jī)的定子繞組。為給風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的內(nèi)部設(shè)備供電，變流器往往還需配置輔助變壓器。

現(xiàn)有大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組存在如下缺陷：

首先，變壓器和變流器在電路上彼此獨(dú)立，分別擁有各自的配電開(kāi)關(guān)，不僅造成一些電路元件重復(fù)設(shè)置，也無(wú)法利用變壓器和變流器各自的電路特點(diǎn)，達(dá)到簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)，減少電路元件，降低電路成本的目的。

其次，由于變壓器和變流器在物理布局上分別彼此獨(dú)立安裝，通常變流器安裝于塔筒內(nèi)部，變壓器安裝于塔筒外部，形成箱式變壓器，從而造成變壓器與變流器之間的連接往往需要鋪設(shè)較長(zhǎng)的大電流電纜，增加風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的建設(shè)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，克服現(xiàn)有大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組存在的變壓器、變流器電路成本高、建設(shè)成本高的缺陷。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括依次連接的變壓器、變流器、發(fā)電機(jī)、風(fēng)力機(jī)和塔筒；該變流器包括控制器、與該控制器控制連接并通過(guò)直流母線相連接的網(wǎng)側(cè)變換器和機(jī)側(cè)變換器，該網(wǎng)側(cè)變換器與該變壓器電氣連接，該機(jī)側(cè)變換器與該發(fā)電機(jī)電氣連接，該發(fā)電機(jī)與該風(fēng)力機(jī)機(jī)械連接，該風(fēng)力機(jī)安裝于該塔筒頂部，該變壓器的高壓側(cè)繞組通過(guò)高壓側(cè)開(kāi)關(guān)與外部電網(wǎng)相連接；

其特征在于，該變壓器的低壓側(cè)繞組包括至少一套提供功率接口的低壓側(cè)繞組A，各所述低壓側(cè)繞組A對(duì)應(yīng)的漏感標(biāo)幺值大于等于5％，并通過(guò)其功率接口經(jīng)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)與所述網(wǎng)側(cè)變換器連接；

該變流器包括與所述控制器連接的電壓采樣電路；該電壓采樣電路設(shè)置在該變壓器的高壓側(cè)繞組上，或該變壓器的低壓側(cè)繞組包括至少一套提供信號(hào)接口的低壓側(cè)繞組B，該電壓采樣電路設(shè)置在該低壓側(cè)繞組B的信號(hào)接口上。

在本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，所述發(fā)電機(jī)為雙饋式發(fā)電機(jī)；

所述變壓器包括一套所述低壓側(cè)繞組A，該低壓側(cè)繞組A的功率接口通過(guò)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)連接所述變流器的網(wǎng)側(cè)變換器，并經(jīng)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)連接所述雙饋式發(fā)電機(jī)的定子繞組；

或所述變壓器包括兩套所述低壓側(cè)繞組A，一套所述低壓側(cè)繞組A1的功率接口通過(guò)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)一與所述變流器的網(wǎng)側(cè)變換器連接，另一套所述低壓側(cè)繞組A2的功率接口通過(guò)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)二經(jīng)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)與所述雙饋式發(fā)電機(jī)的定子繞組連接。

在本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，所述低壓側(cè)繞組A2的電壓額定值高于所述低壓側(cè)繞組A1的電壓額定值；所述低壓側(cè)繞組A的功率接口通過(guò)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)經(jīng)過(guò)流保護(hù)裝置連接所述變流器的網(wǎng)側(cè)變換器。

在本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，所述發(fā)電機(jī)為同步發(fā)電機(jī)或異步發(fā)電機(jī)；所述變壓器包括一套所述低壓側(cè)繞組A，該低壓側(cè)繞組A的功率接口通過(guò)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)經(jīng)過(guò)流保護(hù)裝置連接所述變流器的網(wǎng)側(cè)變換器，該變流器的機(jī)側(cè)變換器連接所述發(fā)動(dòng)機(jī)定子。

在本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，所述發(fā)電機(jī)為同步發(fā)電機(jī)或異步發(fā)電機(jī)；所述變壓器包括至少兩套所述低壓側(cè)繞組A，所述變流器包含與所述變壓器的低壓側(cè)繞組A的相同數(shù)量的網(wǎng)側(cè)變換器；所述變壓器的低壓側(cè)繞組A與所述變流器的網(wǎng)側(cè)變換器一一對(duì)應(yīng)相連接。

在本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，所述變流器的網(wǎng)側(cè)變換器在直流側(cè)串聯(lián)連接或并列連接后，與所述機(jī)側(cè)變換器的直流側(cè)相連接。

在本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，所述低壓側(cè)繞組B還提供功率接口，為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的內(nèi)部設(shè)備供電。

在本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，所述變壓器的低壓側(cè)漏感標(biāo)幺值大于等于高壓側(cè)漏感標(biāo)幺值。

在本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，所述變壓器和所述變流器分層布置安裝在所述塔筒內(nèi)；或所述變壓器和所述變流器分層布置或同層布置安裝在一個(gè)機(jī)柜內(nèi)。

在本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，所述低壓側(cè)開(kāi)關(guān)設(shè)置在所述變流器內(nèi)或設(shè)置在所述變壓器內(nèi)；所述電壓采樣電路為電壓互感器、電壓霍爾傳感器、電阻分壓電路或者線性光耦。

實(shí)施本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，與現(xiàn)有技術(shù)比較，其有益效果是：

1.將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變壓器和變流器電路進(jìn)行集成，充分利用變壓器低壓側(cè)繞組漏感實(shí)現(xiàn)變流器網(wǎng)側(cè)變換器交流側(cè)的濾波，無(wú)需設(shè)置變流器濾波電路，同時(shí)減少了低壓側(cè)開(kāi)關(guān)的使用數(shù)量，降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電路成本；

2.將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變壓器和變流器共同安裝在塔筒或機(jī)柜內(nèi)，縮短了變壓器與變流器之間的連接距離，大大降低了安裝所需的大電流電纜用量，降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的建設(shè)成本。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的系統(tǒng)組成示意圖。

圖2是現(xiàn)有全功率型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的系統(tǒng)組成示意圖。

圖3是本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本組成示意圖。

圖4是本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)施例一的系統(tǒng)組成示意圖(雙饋型)。

圖5是本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)施例二的系統(tǒng)組成示意圖(雙饋型)。

圖6是本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)施例三的系統(tǒng)組成示意圖(全功率型)。

圖7是本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)施例四的系統(tǒng)組成示意圖(全功率型)。

圖8是本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)施例五的系統(tǒng)組成示意圖(全功率型)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：

如圖3所示，本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括依次連接的變壓器、變流器、發(fā)電機(jī)、風(fēng)力機(jī)和塔筒(圖中未示出)。

變流器包括控制器、網(wǎng)側(cè)變換器和機(jī)側(cè)變換器。網(wǎng)側(cè)變換器與機(jī)側(cè)變換器通過(guò)直流母線相連接，并分別與控制器控制連接。網(wǎng)側(cè)變換器與變壓器電氣連接，機(jī)側(cè)變換器與發(fā)電機(jī)電氣連接。

發(fā)電機(jī)與風(fēng)力機(jī)機(jī)械連接，風(fēng)力機(jī)安裝于塔筒頂部。

變壓器的高壓側(cè)繞組通過(guò)高壓側(cè)開(kāi)關(guān)與外部電網(wǎng)相連接。變壓器低壓側(cè)繞組包括低壓側(cè)繞組A與低壓側(cè)繞組B，低壓側(cè)繞組A提供功率接口，低壓側(cè)繞組B提供信號(hào)接口。設(shè)計(jì)時(shí)保證低壓側(cè)繞組A對(duì)應(yīng)的漏感標(biāo)幺值大于等于5％，通過(guò)低壓側(cè)繞組A的功率接口經(jīng)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)與網(wǎng)側(cè)變換器連接。低壓側(cè)繞組B通過(guò)其信號(hào)接口與控制器連接。

變流器包括電壓采樣電路，該電壓采樣電路設(shè)置在該低壓側(cè)繞組B的信號(hào)接口上，并與控制器連接。

電壓采樣電路是獲取電壓信息的元件，包括但不限于電壓互感器、電壓霍爾傳感器、電阻分壓電路或線性光耦等。

在其他實(shí)施例中，可以不設(shè)置低壓側(cè)繞組B，將變壓器的電壓采樣電路設(shè)置在變壓器高壓側(cè)繞組上，并與控制器連接。

實(shí)施例一

如圖4所示，本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括依次連接的變壓器、變流器、雙饋發(fā)電機(jī)、風(fēng)力機(jī)和塔筒(圖中未示出)。其中：

變流器包括控制器、低壓側(cè)開(kāi)關(guān)、接觸器、熔斷器、通過(guò)直流母線連接的網(wǎng)側(cè)變換器和機(jī)側(cè)變換器。變流器的網(wǎng)側(cè)變換器通過(guò)熔斷器及低壓側(cè)開(kāi)關(guān)與變壓器電氣連接，變流器的機(jī)側(cè)變換器與雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組電氣連接。雙饋發(fā)電機(jī)的定子繞組通過(guò)接觸器及低壓側(cè)開(kāi)關(guān)與變壓器電氣連接，雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子與風(fēng)力機(jī)機(jī)械連接。風(fēng)力機(jī)包括葉片和齒輪箱，安裝于塔筒的頂部。其中，接觸器、采用晶閘管、斷路器等并網(wǎng)開(kāi)關(guān)可以互換，熔斷器、斷路器等過(guò)流保護(hù)裝置可以互換。

在其他實(shí)施例中，不設(shè)置熔斷器等過(guò)流保護(hù)裝置，變流器網(wǎng)側(cè)變換器直接通過(guò)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)與變壓器電氣連接，不影響本發(fā)明基本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)。

在本實(shí)施例中，變壓器包括高壓側(cè)繞組和三類低壓側(cè)繞組，其中，高壓側(cè)繞組通過(guò)高壓側(cè)開(kāi)關(guān)與外部電網(wǎng)相連接。三類低壓側(cè)繞組中：低壓側(cè)繞組A提供功率接口，通過(guò)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)與變流器的網(wǎng)側(cè)變換器相連接；低壓側(cè)繞組B提供信號(hào)接口，通過(guò)電壓采樣電路與變流器的控制器相連接；第三類低壓側(cè)繞組也采用低壓側(cè)繞組A提供功率接口，專對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的內(nèi)部設(shè)備供電。

在其他實(shí)施例中，變壓器可以不設(shè)置第三類低壓側(cè)繞組；風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的內(nèi)部設(shè)備可以采用其他方式供電，例如，采用蓄電池方式供電等。

變壓器高壓側(cè)繞組的電壓等級(jí)根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的需要設(shè)置，例如，變壓器高壓側(cè)繞組電壓可設(shè)置在10kV，各類低壓側(cè)繞組的電壓等級(jí)可設(shè)置在690V。

為了減少變壓器和變流器安裝使用的大電流電纜的用量，可將變壓器和變流器按分層布置或同層布置方式集成安裝在同一個(gè)柜體內(nèi)，以降低安裝成本。

變壓器的低壓側(cè)繞組A連接變流器的網(wǎng)側(cè)變換器，其間只需設(shè)置一級(jí)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)，節(jié)省了配電成本。同時(shí)，可將變壓器的低壓側(cè)繞組A對(duì)應(yīng)的漏感設(shè)計(jì)得較高，例如，將其對(duì)應(yīng)感抗標(biāo)幺值設(shè)置在5％以上，這樣，變流器的網(wǎng)側(cè)變換器就可利用該低壓側(cè)繞組的功率接口和漏感實(shí)現(xiàn)交流-直流能量變換與網(wǎng)側(cè)電流濾波，無(wú)需設(shè)置原有的獨(dú)立濾波器(包含濾波電感和濾波電容)。

網(wǎng)側(cè)變換器利用變壓器的低壓側(cè)繞組對(duì)應(yīng)的漏感作為其實(shí)現(xiàn)交流-直流能量變換的濾波電感時(shí)，網(wǎng)側(cè)變換器在控制上必須采集該漏感之前即靠近電網(wǎng)一側(cè)的電網(wǎng)電壓，實(shí)現(xiàn)方式包括：1、將電壓采樣電路設(shè)置在變壓器高壓側(cè)繞組上(此時(shí)，可不設(shè)置低壓側(cè)繞組B。)；2、將電壓采樣電路設(shè)置在變壓器低壓側(cè)繞組B的信號(hào)接口上。電壓采樣電路與控制器連接。

本實(shí)施例中的低壓側(cè)繞組B和第三類低壓側(cè)繞組還可以共用，即不設(shè)置第三類低壓側(cè)繞組，利用低壓側(cè)繞組B輸出對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的內(nèi)部設(shè)備供電。

實(shí)施例二

如圖5所示，本實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括依次連接的變壓器、變流器、雙饋發(fā)電機(jī)、風(fēng)力機(jī)和塔筒(圖中未示出)。其中：

變流器包括控制器、接觸器以及通過(guò)直流母線連接的網(wǎng)側(cè)變換器和機(jī)側(cè)變換器。變流器的網(wǎng)側(cè)變換器通過(guò)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)II與變壓器電氣連接，變流器的機(jī)側(cè)變換器與雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組電氣連接；雙饋發(fā)電機(jī)的定子繞組通過(guò)接觸器及低壓側(cè)開(kāi)關(guān)I與變壓器電氣連接；雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子與風(fēng)力機(jī)機(jī)械連接；風(fēng)力機(jī)包括葉片和齒輪箱，安裝于塔筒頂部。

本實(shí)施例中，變壓器包括高壓側(cè)繞組，低壓側(cè)繞組A和低壓側(cè)繞組B兩類低壓側(cè)繞組，及與低壓側(cè)繞組A對(duì)應(yīng)的低壓側(cè)開(kāi)關(guān)I和低壓側(cè)開(kāi)關(guān)II。其中，高壓側(cè)繞組通過(guò)高壓側(cè)開(kāi)關(guān)與外部電網(wǎng)相連接；低壓側(cè)繞組A包括兩套提供功率接口的繞組，第一套低壓側(cè)繞組A1輸出電壓等級(jí)一，并通過(guò)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)II與變流器的網(wǎng)側(cè)變換器相連接；第二套低壓側(cè)繞組A2輸出電壓等級(jí)二，通過(guò)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)I及接觸器與雙饋發(fā)電機(jī)的定子繞組相連接。低壓側(cè)繞組B提供信號(hào)接口及功率接口，一方面提供信號(hào)接口，與變流器的控制器相連接；另一方面提供功率接口，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的內(nèi)部設(shè)備供電。

作為示例，根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的需要，變壓器高壓側(cè)繞組的電壓等級(jí)可設(shè)置在35kV，第一套低壓側(cè)繞組A1的電壓等級(jí)可設(shè)置在690V，第二套低壓側(cè)繞組A2的電壓等級(jí)可設(shè)置在3000V，低壓側(cè)繞組B的電壓等級(jí)可設(shè)置在690V。這里，第二套低壓側(cè)繞組A2由于連接雙饋發(fā)電機(jī)的定子繞組，不需要經(jīng)過(guò)對(duì)電壓等級(jí)相對(duì)較為敏感的變流器的網(wǎng)側(cè)變換器和機(jī)側(cè)變換器，故其電壓等級(jí)可設(shè)置得比第一套低壓側(cè)繞組A1的電壓等級(jí)高，從而減小雙饋發(fā)電機(jī)的定子支路的電流，以及相應(yīng)的接觸器、低壓側(cè)開(kāi)關(guān)I的電流等級(jí)，提升系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

由于變壓器和變流器的物理距離較近，可以分層布置的方式同時(shí)安裝在塔筒內(nèi)，以節(jié)省安裝成本。

變壓器的第一套低壓側(cè)繞組A1連接變流器的網(wǎng)側(cè)變換器，其間只需設(shè)置一級(jí)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)II，變壓器的第二套低壓側(cè)繞組A2連接雙饋發(fā)電機(jī)的定子繞組，其間也只需設(shè)置一級(jí)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)I，這些都節(jié)省了配電成本。

同時(shí)，將變壓器的第一套低壓側(cè)繞組A1對(duì)應(yīng)的漏感設(shè)計(jì)得較高，例如，將其對(duì)應(yīng)感抗標(biāo)幺值設(shè)置在5％以上。這樣，變流器的網(wǎng)側(cè)變換器就可利用該低壓側(cè)繞組的功率接口和漏感實(shí)現(xiàn)交流-直流能量變換與網(wǎng)側(cè)電流濾波，無(wú)需設(shè)置獨(dú)立的濾波器(包含濾波電感、濾波電容)。

網(wǎng)側(cè)變換器利用變壓器的低壓側(cè)繞組對(duì)應(yīng)的漏感作為其實(shí)現(xiàn)交流-直流能量變換的濾波電感時(shí)，網(wǎng)側(cè)變換器在控制上必須采集該漏感之前即靠近電網(wǎng)一側(cè)的電網(wǎng)電壓，實(shí)現(xiàn)方式包括：1、將電壓采樣電路設(shè)置在變壓器高壓側(cè)繞組上(此時(shí)，可不設(shè)置低壓側(cè)繞組B)；2、將電壓采樣電路設(shè)置在變壓器低壓側(cè)繞組B的信號(hào)接口上。電壓采樣電路與控制器連接，控制器實(shí)現(xiàn)電壓采樣和網(wǎng)側(cè)變換器的控制。

實(shí)施例三

如圖6所示，本實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括依次連接的變壓器、變流器、發(fā)電機(jī)、風(fēng)力機(jī)和塔筒(圖中未示出)。其中：

變流器包括控制器、低壓側(cè)開(kāi)關(guān)、通過(guò)直流母線連接的網(wǎng)側(cè)變換器和機(jī)側(cè)變換器。變流器的網(wǎng)側(cè)變換器通過(guò)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)與變壓器電氣連接，變流器的機(jī)側(cè)變換器與發(fā)電機(jī)的定子繞組電氣連接；發(fā)電機(jī)為同步或異步發(fā)電機(jī)，其轉(zhuǎn)子與風(fēng)力機(jī)機(jī)械連接；風(fēng)力機(jī)包括葉片，安裝于塔筒頂部。

本實(shí)施例中，變壓器包括高壓側(cè)繞組和兩類低壓側(cè)繞組。其中，高壓側(cè)繞組通過(guò)高壓側(cè)開(kāi)關(guān)與外部電網(wǎng)相連接；低壓側(cè)繞組A提供功率接口，通過(guò)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)與變流器的網(wǎng)側(cè)變換器相連接；低壓側(cè)繞組B提供信號(hào)接口及功率接口，一方面提供信號(hào)接口，與變流器的控制器相連接，另一方面提供功率接口，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的內(nèi)部設(shè)備供電。

作為示例，根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的需要，變壓器的高壓側(cè)繞組的電壓等級(jí)可設(shè)置在10kV，各類低壓側(cè)繞組的電壓等級(jí)可設(shè)置在690V。

由于變壓器和變流器的物理距離較近，可集成安裝(同層布置或分層布置)在同一個(gè)柜體內(nèi)，以節(jié)省安裝成本。

變壓器的低壓側(cè)繞組A連接變流器的網(wǎng)側(cè)變換器，其間只需設(shè)置一級(jí)低壓開(kāi)關(guān)，以節(jié)省配電成本。同時(shí)，將變壓器的低壓側(cè)繞組A對(duì)應(yīng)的漏感設(shè)計(jì)得較高，例如，將其對(duì)應(yīng)感抗標(biāo)幺值設(shè)置在5％以上。這樣，變流器的網(wǎng)側(cè)變換器就可利用該低壓側(cè)繞組的功率接口和漏感實(shí)現(xiàn)交流-直流能量變換與網(wǎng)側(cè)電流濾波，無(wú)需設(shè)置獨(dú)立的濾波器(包括濾波電感、濾波電容)。

網(wǎng)側(cè)變換器利用變壓器的低壓側(cè)繞組對(duì)應(yīng)的漏感作為其實(shí)現(xiàn)交流-直流能量變換的濾波電感時(shí)，網(wǎng)側(cè)變換器在控制上必須采集該漏感之前即靠近電網(wǎng)一側(cè)的電網(wǎng)電壓，實(shí)現(xiàn)方式包括：1、將電壓采樣電路設(shè)置在變壓器高壓側(cè)繞組上(此時(shí)，可不設(shè)置低壓側(cè)繞組B)；2、將電壓采樣電路設(shè)置在變壓器低壓側(cè)繞組B的信號(hào)接口上。電壓采樣電路與控制器連接，控制器實(shí)現(xiàn)電壓采樣和網(wǎng)側(cè)變換器的控制。

實(shí)施例四

如圖7所示，本實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括依次連接的變壓器、變流器、發(fā)電機(jī)、風(fēng)力機(jī)和塔筒(圖中未示出)。其中：

變流器包括控制器以及通過(guò)直流母線連接的兩個(gè)網(wǎng)側(cè)變換器和兩個(gè)機(jī)側(cè)變換器，變流器的兩個(gè)網(wǎng)側(cè)變換器在直流側(cè)并聯(lián)，交流側(cè)則分別通過(guò)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)I和低壓側(cè)開(kāi)關(guān)II與變壓器電氣連接；變流器的兩個(gè)機(jī)側(cè)變換器在直流側(cè)、交流側(cè)并聯(lián)，交流側(cè)與發(fā)電機(jī)的定子繞組電氣連接；發(fā)電機(jī)為同步或異步發(fā)電機(jī)，其轉(zhuǎn)子與風(fēng)力機(jī)機(jī)械連接；風(fēng)力機(jī)包括葉片，安裝于塔筒頂部。

在其他實(shí)施例中，變流器的網(wǎng)側(cè)變換器和機(jī)側(cè)變換器數(shù)量相等并分別為多個(gè)，連接方式亦如上所述。

本實(shí)施例中，變壓器包括高壓側(cè)繞組、兩類低壓側(cè)繞組(低壓側(cè)繞組A和低壓側(cè)繞組B)和與低壓側(cè)繞組A對(duì)應(yīng)的低壓側(cè)開(kāi)關(guān)。其中，高壓側(cè)繞組通過(guò)高壓側(cè)開(kāi)關(guān)與外部電網(wǎng)相連接；低壓側(cè)繞組A包括兩套提供功率接口的繞組，其輸出電壓等級(jí)相當(dāng)，且分別通過(guò)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)I、II與變流器的兩個(gè)網(wǎng)側(cè)變換器相連接；低壓側(cè)繞組B提供信號(hào)接口，與變流器的控制器相連接。

作為示例，根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的需要，變壓器的高壓側(cè)繞組的電壓等級(jí)可設(shè)置在20kV，各類低壓側(cè)繞組的電壓等級(jí)可設(shè)置在690V。

由于變壓器和變流器的物理距離較近，可以分層布置的方式同時(shí)安裝在塔筒內(nèi)，以節(jié)省安裝成本。

變壓器的低壓側(cè)繞組A連接變流器的網(wǎng)側(cè)變換器，其間只需設(shè)置一級(jí)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)，以節(jié)省配電成本。同時(shí)，將變壓器的低壓側(cè)繞組A對(duì)應(yīng)的漏感設(shè)計(jì)得較高，例如，將其對(duì)應(yīng)感抗標(biāo)幺值設(shè)置在5％以上，這樣，變流器的網(wǎng)側(cè)變換器就可利用該低壓側(cè)繞組的功率接口和漏感實(shí)現(xiàn)交流-直流能量變換與網(wǎng)側(cè)電流濾波，無(wú)需設(shè)置獨(dú)立的濾波器。

網(wǎng)側(cè)變換器利用變壓器的低壓側(cè)繞組對(duì)應(yīng)的漏感作為其實(shí)現(xiàn)交流-直流能量變換的濾波電感時(shí)，網(wǎng)側(cè)變換器在控制上必須采集該漏感之前即靠近電網(wǎng)一側(cè)的電網(wǎng)電壓，實(shí)現(xiàn)方式包括：1、將電壓采樣電路設(shè)置在變壓器高壓側(cè)繞組上(此時(shí)，可不設(shè)置低壓側(cè)繞組B)；2、將電壓采樣電路設(shè)置在變壓器低壓側(cè)繞組B的信號(hào)接口上。電壓采樣電路與控制器連接，控制器實(shí)現(xiàn)電壓采樣和網(wǎng)側(cè)變換器的控制。

本實(shí)施中，變流器的兩個(gè)網(wǎng)側(cè)變換器在控制上可采用相同的調(diào)制信號(hào)以及相位相差180度的載波信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其功率半導(dǎo)體器件的驅(qū)動(dòng)，從而利用變壓器中兩套低壓側(cè)繞組A之間的漏感實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)紋波電流的內(nèi)部對(duì)消，提升并網(wǎng)電能質(zhì)量。

實(shí)施例五

如圖8所示，本實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括依次連接的變壓器、變流器、發(fā)電機(jī)、風(fēng)力機(jī)和塔筒(圖中未示出)。其中：

變流器包括控制器及通過(guò)直流母線連接的兩個(gè)網(wǎng)側(cè)變換器和一個(gè)機(jī)側(cè)變換器。變流器的兩個(gè)網(wǎng)側(cè)變換器在直流側(cè)串聯(lián)，交流側(cè)則分別通過(guò)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)I、II與變壓器電氣連接。變流器的機(jī)側(cè)變換器，一端與兩個(gè)網(wǎng)側(cè)變換器直流側(cè)串聯(lián)后的直流母線電氣連接，另一端與發(fā)電機(jī)的定子繞組電氣連接。發(fā)電機(jī)為同步或異步發(fā)電機(jī)，其轉(zhuǎn)子與所述風(fēng)力機(jī)機(jī)械連接；風(fēng)力機(jī)包括葉片，安裝于所述塔筒的頂部。

在其他實(shí)施例中，變流器的網(wǎng)側(cè)變換器數(shù)量可以是兩個(gè)以上，機(jī)側(cè)變換器也可以是兩個(gè)或多個(gè)，網(wǎng)側(cè)變換器串聯(lián)連接后再與機(jī)側(cè)變換器連接。

本實(shí)施例中，變壓器包括高壓側(cè)繞組、兩類低壓側(cè)繞組(低壓側(cè)繞組A和低壓側(cè)繞組B)和與低壓側(cè)繞組A對(duì)應(yīng)的低壓側(cè)開(kāi)關(guān)I、II。其中，高壓側(cè)繞組通過(guò)高壓側(cè)開(kāi)關(guān)與外部電網(wǎng)相連接；低壓側(cè)繞組A包括兩套提供功率接口的繞組，其輸出電壓等級(jí)相當(dāng)，且分別通過(guò)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)I、II與變流器的兩個(gè)網(wǎng)側(cè)變換器相連接。低壓側(cè)繞組B提供信號(hào)接口，與變流器的控制器相連接，另一方面提供功率接口，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的內(nèi)部設(shè)備供電。

作為示例，根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的需要，變壓器的高壓側(cè)繞組的電壓等級(jí)可設(shè)置在35kV，低壓側(cè)繞組A的電壓等級(jí)可設(shè)置在3000V，低壓側(cè)繞組B的電壓等級(jí)可設(shè)置在100V。

由于變壓器和變流器的物理距離較近，可以同層布置或分層布置的方式同時(shí)安裝在同一機(jī)柜內(nèi)，以節(jié)省安裝成本。變壓器的低壓側(cè)繞組A連接變流器的網(wǎng)側(cè)變換器，其間只需設(shè)置一級(jí)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)，以節(jié)省配電成本。同時(shí)，將變壓器的低壓側(cè)繞組A對(duì)應(yīng)的漏感設(shè)計(jì)得較高，例如，將其對(duì)應(yīng)感抗標(biāo)幺值設(shè)置在5％以上，這樣，變流器的網(wǎng)側(cè)變換器就可利用該低壓側(cè)繞組的功率接口和漏感實(shí)現(xiàn)交流-直流能量變換與網(wǎng)側(cè)電流濾波，無(wú)需設(shè)置獨(dú)立的濾波器。

網(wǎng)側(cè)變換器利用變壓器的低壓側(cè)繞組對(duì)應(yīng)的漏感作為其實(shí)現(xiàn)交流-直流能量變換的濾波電感時(shí)，網(wǎng)側(cè)變換器在控制上必須采集該漏感之前即靠近電網(wǎng)一側(cè)的電網(wǎng)電壓，實(shí)現(xiàn)方式包括：1、將電壓采樣電路設(shè)置在變壓器高壓側(cè)繞組上(此時(shí)，可不設(shè)置低壓側(cè)繞組B)；2、將電壓采樣電路設(shè)置在變壓器低壓側(cè)繞組B的信號(hào)接口上。電壓采樣電路與控制器連接，控制器實(shí)現(xiàn)電壓采樣和網(wǎng)側(cè)變換器的控制。

本實(shí)施中，本實(shí)施中變流器的兩個(gè)網(wǎng)側(cè)變換器在控制上可采用相同的調(diào)制信號(hào)以及相位相差180度的載波信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其功率半導(dǎo)體器件的驅(qū)動(dòng)，從而利用變壓器中兩套低壓側(cè)繞組A之間的漏感實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)紋波電流的內(nèi)部對(duì)消，提升并網(wǎng)電能質(zhì)量。