本發(fā)明涉及多輸入的風(fēng)電場(chǎng)直流匯流方法，具體是一種風(fēng)電場(chǎng)直流匯流裝置。

背景技術(shù)：

風(fēng)電發(fā)電規(guī)模不斷擴(kuò)大也促使了風(fēng)電并網(wǎng)和配電技術(shù)的革新，目前世界范圍內(nèi)相對(duì)成熟的風(fēng)電并網(wǎng)和配電技術(shù)有兩種，分別是傳統(tǒng)的高壓交流和高壓直流輸電。傳統(tǒng)的高壓交流并網(wǎng)技術(shù)是每臺(tái)風(fēng)機(jī)發(fā)出電壓幅值和頻率不定的交流電經(jīng)過(guò)換流器后轉(zhuǎn)換為恒壓恒頻的工頻交流電，然后經(jīng)過(guò)升壓變后通過(guò)電纜傳輸?shù)礁邏鹤冸娬尽?/p>

現(xiàn)有技術(shù)中，多輸入直流匯流系統(tǒng)大多通過(guò)并聯(lián)輸入串聯(lián)輸出的裝置結(jié)構(gòu)，輸入端的電壓需要均衡，輸出端的控制復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，公開(kāi)了一種風(fēng)電場(chǎng)直流匯流裝置，在dc-dc變換技術(shù)中采用方波電壓調(diào)制三電平電壓spwm波形電壓技術(shù)，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)不同發(fā)電量的多輸入直流匯流，副邊只需要一路多模塊調(diào)制結(jié)構(gòu)，控制方法簡(jiǎn)單靈活。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種風(fēng)電場(chǎng)直流匯流裝置，其特征在于，包括若干風(fēng)機(jī)機(jī)組、傳輸線路、dc-dc變換裝置，所述dc-dc變換裝置包括全橋逆變電路、變壓器、模塊化多電平變換器，一個(gè)風(fēng)機(jī)機(jī)組對(duì)應(yīng)一個(gè)全橋逆變電路，全橋逆變電路的輸入端連接風(fēng)機(jī)機(jī)組發(fā)電整流之后的直流電，輸出端連接變壓器的原邊，模塊化多電平變換器連接變壓器的副邊。

進(jìn)一步地，每個(gè)全橋逆變電路結(jié)構(gòu)包括第一電容c1、第一功率開(kāi)關(guān)管s1、第二功率開(kāi)關(guān)管s2、第三功率開(kāi)關(guān)管s3、第四功率開(kāi)關(guān)管s4；

所述模塊化多電平變換器包括四個(gè)結(jié)構(gòu)一致的子模塊，第一子模塊包括第五功率開(kāi)關(guān)管s5、第六功率開(kāi)關(guān)管s6、第二電容c2，第二子模塊包括第七功率開(kāi)關(guān)管s7、第八功率開(kāi)關(guān)管s8、第三電容c3，第三子模塊包括第九功率開(kāi)關(guān)管s9、第十功率開(kāi)關(guān)管s10、第四電容c4，第四子模塊包括第十一功率開(kāi)關(guān)管s11、第十二功率開(kāi)關(guān)管s12、第五電容c5；

第一電容c1兩極分別與電源的正負(fù)極連接，第一功率開(kāi)關(guān)管s1的集電極與電源的正極連接，第一功率開(kāi)關(guān)管s1的發(fā)射極與第三功率開(kāi)關(guān)管s3的集電極連接，第三功率開(kāi)關(guān)管s3的集電極與變壓器u原邊的耦合端連接，變壓器u原邊的非耦合端與第二功率開(kāi)關(guān)管s2發(fā)射極、第四功率開(kāi)關(guān)管s4集電極間的電極連接，第二功率開(kāi)關(guān)管s2集電極連接電源正極，第三功率開(kāi)關(guān)管s3發(fā)射極、第四功率開(kāi)關(guān)管s4發(fā)射極分別連接電源負(fù)極；

變壓器u副邊耦合端與第八功率開(kāi)關(guān)管s8的發(fā)射極連接，第八功率開(kāi)關(guān)管s8的集電極與第七功率開(kāi)關(guān)管s7的發(fā)射極連接，第七功率開(kāi)關(guān)管s7的集電極和第八功率開(kāi)關(guān)管s8發(fā)射極之間并聯(lián)一個(gè)第三電容c3；

第六功率開(kāi)關(guān)管s6的發(fā)射極連接第八功率開(kāi)關(guān)管s8的集電極，第六功率開(kāi)關(guān)管s6的集電極與第五功率開(kāi)關(guān)管s5的發(fā)射極連接，第五功率開(kāi)關(guān)管s5的集電極與第六功率開(kāi)關(guān)管s6的發(fā)射極之間并聯(lián)第二電容c2；

變壓器u副邊耦合端連接第十功率開(kāi)關(guān)管s10的集電極，第十功率開(kāi)關(guān)管s10的集電極與第九功率開(kāi)關(guān)管s9發(fā)射極連接，第九功率開(kāi)關(guān)管s9集電極和第十功率開(kāi)關(guān)管s10發(fā)射極之間并聯(lián)第四電容c4；

第十功率開(kāi)關(guān)管s10發(fā)射極連接第十二功率開(kāi)關(guān)管s12的集電極，第十二功率開(kāi)關(guān)管s12的集電極與第十一功率開(kāi)關(guān)管s11發(fā)射極連接，第十一功率開(kāi)關(guān)管s11的集電極與第十二功率開(kāi)關(guān)管s12發(fā)射極之間并聯(lián)第五電容c5；

變壓器u副邊非耦合端接第六電容c6負(fù)極及第七電容c7的正極，且變壓器u副邊非耦合端接地，第六電容c6的正極與第六功率開(kāi)關(guān)管s6的集電極連接，第七電容c7的負(fù)極與第十二功率開(kāi)關(guān)管s12的發(fā)射極連接。

進(jìn)一步地，所述風(fēng)機(jī)機(jī)組為本地機(jī)組，由無(wú)數(shù)個(gè)風(fēng)機(jī)裝置構(gòu)成，每個(gè)風(fēng)機(jī)裝置提供的電量可以不等，與變電站的距離可以不等，即本地多個(gè)風(fēng)電站可提供多輸入的電壓至變電站進(jìn)行匯流。

進(jìn)一步地，所述變壓器為高頻變壓器。

進(jìn)一步地，dc-dc變換裝置中采用方波電壓調(diào)制三電平電壓spwm波形電壓技術(shù)。

上述風(fēng)電場(chǎng)直流匯流裝置的應(yīng)用，其特征在于，可以實(shí)現(xiàn)最大輸出功率跟蹤，根據(jù)輸出功率和移相角的關(guān)系特性，即變壓器原副邊電壓的相位差，可獲得最大輸出功率。

本發(fā)明的dc-dc變換技術(shù)中采用方波電壓調(diào)制三電平電壓spwm波形電壓技術(shù)，高頻變壓器的原邊是全橋逆變電路，可產(chǎn)生占空比為50%的方波電壓，高頻變壓器的副邊是模塊化多電平變換器，可產(chǎn)生三電平電壓spwm波形。

本發(fā)明中，變壓器原副邊的功率可以雙向流動(dòng)。當(dāng)功率從左往右流動(dòng)時(shí)，變壓器原邊向副邊傳輸功率，處于功率正向傳輸狀態(tài)；當(dāng)功率從右往左流動(dòng)時(shí)，變壓器副邊向原邊傳輸功率，處于功率反向傳輸狀態(tài)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)在dc-dc變換技術(shù)中采用方波電壓調(diào)制三電平電壓spwm波形電壓技術(shù)，本發(fā)明簡(jiǎn)單可行，可以實(shí)現(xiàn)不同發(fā)電量的多輸入，變壓器的副邊為多模塊調(diào)制結(jié)構(gòu)，控制方法簡(jiǎn)單靈活。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的多輸入風(fēng)電場(chǎng)直流匯流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明中多輸入風(fēng)電場(chǎng)直流匯流系統(tǒng)中單輸入隔離型dc-dc變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

圖3為本發(fā)明中多輸入風(fēng)電場(chǎng)直流匯流系統(tǒng)中單輸入隔離型dc-dc變換器等效電路；

圖4為本發(fā)明中多輸入風(fēng)電場(chǎng)直流匯流系統(tǒng)中變壓器原副邊相位關(guān)系特性曲線；

圖5為本發(fā)明中多輸入風(fēng)電場(chǎng)直流匯流系統(tǒng)中功率和移相角的關(guān)系特性曲線。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種風(fēng)電場(chǎng)直流匯流裝置，用于中壓直流配電網(wǎng)的多輸入dc-dc變換器：

本發(fā)明用于風(fēng)電場(chǎng)直流匯流，發(fā)電機(jī)組可由無(wú)數(shù)個(gè)風(fēng)機(jī)裝置（即風(fēng)機(jī)機(jī)組）構(gòu)成，每個(gè)風(fēng)機(jī)裝置提供的電量可以不等，與變電站的距離可以不等，即本地多個(gè)風(fēng)電站可以匯聚到一個(gè)變電站進(jìn)行匯流。

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的控制裝置及控制方法作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖2-5所示，單輸入隔離型dc-dc變換器結(jié)構(gòu)為例，本發(fā)明中的單輸入隔離型的dc-dc變換結(jié)構(gòu)包括直流電源（風(fēng)機(jī)發(fā)電整流之后的直流電）、變壓器原邊的全橋逆變電路、變壓器、變壓器副邊的模塊化多電平變換器。

具體的，如圖2所示，單輸入隔離型dc-dc變換器電路結(jié)構(gòu)包括第一電容c1、第一功率開(kāi)關(guān)管s1、第二功率開(kāi)關(guān)管s2、第三功率開(kāi)關(guān)管s3、第四功率開(kāi)關(guān)管s4、第五功率開(kāi)關(guān)管s5、第六功率開(kāi)關(guān)管s6、第七功率開(kāi)關(guān)管s7、第八功率開(kāi)關(guān)管s8、第九功率開(kāi)關(guān)管s9、第十功率開(kāi)關(guān)管s10、第十一功率開(kāi)關(guān)管s11、第十二功率開(kāi)關(guān)管s12、第一變壓器u1、第二電容c2、第三電容c3、第四電容c4、第五電容c5、第六電容c6及第七電容c7。

第一電容c1兩極分別與電源的正負(fù)極連接，第一功率開(kāi)關(guān)管s1的集電極與電源的正極連接，第一功率開(kāi)關(guān)管s1的發(fā)射極與第三功率開(kāi)關(guān)管s3的集電極連接，第三功率開(kāi)關(guān)管s3的集電極與變壓器u原邊的耦合端連接，變壓器u原邊的非耦合端與第二功率開(kāi)關(guān)管s2發(fā)射極、第四功率開(kāi)關(guān)管s4集電極間的電極連接；第二功率開(kāi)關(guān)管s2集電極連接電源正極，第三功率開(kāi)關(guān)管s3發(fā)射極、第四功率開(kāi)關(guān)管s4發(fā)射極分別連接電源負(fù)極。

變壓器u副邊耦合端與第八功率開(kāi)關(guān)管s8的發(fā)射極連接，第八功率開(kāi)關(guān)管s8的集電極與第七功率開(kāi)關(guān)管s7的發(fā)射極連接，第七功率開(kāi)關(guān)管s7的集電極和第八功率開(kāi)關(guān)管s8之間并聯(lián)一個(gè)第三電容c3；第八功率開(kāi)關(guān)管s8、第七功率開(kāi)關(guān)管s7和第三電容c3串聯(lián)組成一個(gè)子模塊，變壓器u的副邊有四個(gè)結(jié)構(gòu)一致的子模塊。

第六功率開(kāi)關(guān)管s6的發(fā)射極連接第八功率開(kāi)關(guān)管s8的集電極，第六功率開(kāi)關(guān)管s6的集電極與第五功率開(kāi)關(guān)管s5的發(fā)射極連接，第五功率開(kāi)關(guān)管s5的集電極與第六功率開(kāi)關(guān)管s6的發(fā)射極之間并聯(lián)第二電容c2。

變壓器u副邊耦合端連接第十功率開(kāi)關(guān)管s10的集電極，第十功率開(kāi)關(guān)管s10的集電極與第九功率開(kāi)關(guān)管s9發(fā)射極連接，第九功率開(kāi)關(guān)管s9集電極和第十功率開(kāi)關(guān)管s10發(fā)射極之間并聯(lián)第四電容c4。

第十功率開(kāi)關(guān)管s10發(fā)射極連接第十二功率開(kāi)關(guān)管s12的集電極，第十二功率開(kāi)關(guān)管s12的集電極與第十一功率開(kāi)關(guān)管s11發(fā)射極連接，第十一功率開(kāi)關(guān)管s11的集電極與第十二功率開(kāi)關(guān)管s12發(fā)射極之間并聯(lián)第五電容c5。

變壓器u副邊接第六電容c6負(fù)極及第七電容c7的正極，變壓器u副邊接地，第六電容c6的正極與第六功率開(kāi)關(guān)管s6的集電極連接，第七電容c7的負(fù)極與第十二功率開(kāi)關(guān)管s12的發(fā)射極連接。

另外，需要說(shuō)明的是，以該單輸入隔離dc-dc變換器為例，其他多輸入結(jié)構(gòu)皆可按此類推，如圖1所示，加于變壓器原邊。

本發(fā)明通過(guò)在dc-dc變換技術(shù)中采用方波電壓調(diào)制三電平電壓spwm波形電壓技術(shù)，其單輸入變換器等效電路如圖3所示，原邊為占空比為50%的方波電壓，副邊是三電平電壓spwm波形，變壓器用漏感l(wèi)r代替。

本發(fā)明中多輸入風(fēng)電場(chǎng)直流匯流系統(tǒng)中變壓器原副邊相位關(guān)系特性曲線如圖4所示。本發(fā)明中多輸入風(fēng)電場(chǎng)直流匯流系統(tǒng)中功率和移相角的關(guān)系特性曲線如圖5所示，根據(jù)功率和移相角的關(guān)系特性可以實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤。

綜上所述，本發(fā)明通過(guò)方波電壓調(diào)制三電平電壓spwm波形電壓技術(shù)的技術(shù)效果，可實(shí)現(xiàn)變壓器原副邊功率的雙向流動(dòng)；根據(jù)原副邊電壓的相位差實(shí)現(xiàn)最大輸出功率跟蹤；提高功率傳輸效率；利于風(fēng)電場(chǎng)多風(fēng)機(jī)組的多輸入裝置的實(shí)現(xiàn)。

不局限于上述實(shí)施例，本發(fā)明還適用于其他電廠多相輸入直流匯流，在本發(fā)明公開(kāi)的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)內(nèi)容，不需要?jiǎng)?chuàng)造性的勞動(dòng)就可以對(duì)其中的一些技術(shù)特征做出一些替換和變形，這些替換和變形均在發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。