一種風力發電機組直流配電系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種風力發電機組直流配電系統，包括第一雙向DC/DC電路、組合變換電路、DC/AC模塊和DC/DC模塊，第一雙向DC/DC電路的輸入端與風力發電機組變頻器的直流母線相連，第一雙向DC/DC電路的輸出端通過配電直流母線分別與組合變換電路的輸入端、DC/AC模塊的輸入端、DC/DC模塊的輸入端相連，組合變換電路的輸出端與變槳電機相連，DC/AC模塊的輸出端分別與風力發電機組的偏航系統、水冷系統相連，DC/DC模塊的輸出端分別與風力發電機組的控制系統、照明系統相連。本實用新型取消了傳統配電系統中的輔助變壓器，減小了電壓波動及低電壓對控制系統的影響，減小了機組變壓器的體積，節約了成本。
【專利說明】—種風力發電機組直流配電系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及風電領域，特別涉及一種風力發電機組直流配電系統。
【背景技術】
[0002]傳統的風力發電機組配電系統中，一般通過交流電給控制系統供電，這種供電方式容易受電網波動的影響，特別是低電壓情況下，控制系統容易發生異常。
[0003]傳統的風力發電機組交流配電系統如圖1所示，圖中表示風力發電機組的主電氣系統，風能經葉輪、發電機11轉化成為頻率、幅值不穩定的交流電，再通過變頻器12、變壓器13的整定與升壓后饋入電網，通過電網14和輔助變壓器15輸出三相交流電源，提供給變槳系統、偏航系統、水冷系統、照明系統及PLC控制系統等。為解決低電壓情況下交流配電系統易發生故障的問題，通常會配置一個EPS電源裝置，但EPS電源裝置的持續時間并不長，同時還會增加機組成本。
實用新型內容
[0004]為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種結構簡單、成本低、工作穩定可靠的風力發電機組直流配電系統。
[0005]本實用新型解決上述問題的技術方案是:一種風力發電機組直流配電系統，包括第一雙向DC/DC電路、組合變換電路、DC/AC模塊和DC/DC模塊，所述第一雙向DC/DC電路的輸入端與風力發電機組變頻器的直流母線相連，第一雙向DC/DC電路的輸出端通過配電直流母線分別與組合變換電路的輸入端、DC/AC模塊的輸入端、DC/DC模塊的輸入端相連，所述組合變換電路的輸出端與變槳電機相連，所述DC/AC模塊的輸出端分別與風力發電機組的偏航系統、水冷系統相連，所述DC/DC模塊的輸出端分別與風力發電機組的控制系統、照明系統相連。
[0006]上述風力發電機組直流配電系統中，所述組合變換電路包括DC/AC逆變電路和第二雙向DC/DC電路，所述DC/AC逆變電路的輸入端與第一雙向DC/DC電路的輸出端相連，其輸出端與變槳電機相連，所述第二雙向DC/DC電路的一端與第一雙向DC/DC電路的輸出端、DC/AC逆變電路的輸入端相連，另一端與后備電源相連。
[0007]上述風力發電機組直流配電系統中，所述第一雙向DC/DC電路包括第一絕緣柵雙極晶體管、第二絕緣柵雙極晶體管、第一二極管、第二二極管和第一電阻，所述第一絕緣柵雙極晶體管的集電極與變頻器直流母線相連，其發射極經第一電阻連接配電直流母線，所述第一二極管的正極與第一絕緣柵雙極晶體管的發射極相連，其負極與第一絕緣柵雙極晶體管的集電極相連，所述第二絕緣柵雙極晶體管的集電極與第一絕緣柵雙極晶體管的集電極相連，其發射極與配電直流母線相連，所述第二二極管的正極與第二絕緣柵雙極晶體管的發射極相連，其負極與第二絕緣柵雙極晶體管的集電極相連。
[0008]上述風力發電機組直流配電系統中，所述第二雙向DC/DC電路包括第三絕緣柵雙極晶體管、第四絕緣柵雙極晶體管、第三二極管、第四二極管和第二電阻，所述第三絕緣柵雙極晶體管的集電極與配電直流母線相連，其發射極經第二電阻連接后備電源的正極，所述第三二極管的正極與第三絕緣柵雙極晶體管的發射極相連，其負極與第三絕緣柵雙極晶體管的集電極相連，所述第四絕緣柵雙極晶體管的集電極與第三絕緣柵雙極晶體管的集電極相連，其發射極與后備電源的負極相連，所述第四二極管的正極與第四絕緣柵雙極晶體管的發射極相連，其負極與第四絕緣柵雙極晶體管的集電極相連。
[0009]本實用新型的有益效果在于:
[0010]1、本實用新型的輸入端連接風力發電機組變頻器的直流母線，通過第一雙向DC/DC電路后給風力發電機組的交直流負載供電，取消了傳統配電系統中的輔助變壓器，減小了電壓波動及低電壓對控制系統的影響，減小了機組變壓器的體積，節約了成本；
[0011]2、本實用新型通過雙向DC/DC電路給輪轂內的后備電源充電，后備電源也可通過雙向DC/DC電路給變槳系統的驅動器供電，減小了電源的容量，節約了制造成本；
[0012]3、本實用新型可以根據負載運行情況來調整各負載的開通順序，以達到減少電源功率的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為傳統風力發電機組交流配電系統的結構框圖。
[0014]圖2為本實用新型的結構框圖。
[0015]圖3為圖2中雙向DC/DC電路的電路圖。
[0016]圖4為圖2中組合變換電路的電路圖。
[0017]圖5為本實用新型的工作連接原理圖。
[0018]圖6為圖5中AC/DC整流器的電路圖。
[0019]圖7為圖5中DC/AC逆變器的電路圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0021]如圖2所示，本實用新型包括第一雙向DC/DC電路1、組合變換電路2、DC/AC模塊3和DC/DC模塊4，所述第一雙向DC/DC電路I的輸入端與風力發電機組變頻器的直流母線相連，第一雙向DC/DC電路I的輸出端通過配電直流母線分別與組合變換電路2的輸入端、DC/AC模塊3的輸入端、DC/DC模塊4的輸入端相連，所述組合變換電路2的輸出端與變槳電機相連，所述DC/AC模塊3的輸出端分別與風力發電機組的偏航系統、水冷系統相連，所述DC/DC模塊4的輸出端分別與風力發電機組的控制系統、照明系統相連。
[0022]如圖3所示，上述第一雙向DC/DC電路I包括第一絕緣柵雙極晶體管V1、第二絕緣柵雙極晶體管V2、第一二極管D1、第二二極管D2和第一電阻R1，所述第一絕緣柵雙極晶體管Vl的集電極與變頻器直流母線相連，其發射極經第一電阻Rl連接配電直流母線，所述第一二極管Dl的正極與第一絕緣柵雙極晶體管Vl的發射極相連，其負極與第一絕緣柵雙極晶體管Vl的集電極相連，所述第二絕緣柵雙極晶體管V2的集電極與第一絕緣柵雙極晶體管Vl的集電極相連，其發射極與配電直流母線相連，所述第二二極管D2的正極與第二絕緣柵雙極晶體管V2的發射極相連，其負極與第二絕緣柵雙極晶體管V2的集電極相連。
[0023]如圖4所示，上述組合變換電路2包括DC/AC逆變電路5、第二雙向DC/DC電路6、后備電源7和回饋電網裝置8，所述DC/AC逆變電路5的輸入端與第一雙向DC/DC電路I的輸出端相連，其輸出端與變槳電機相連，所述回饋電網裝置8設于DC/AC逆變電路5的輸入端與第一雙向DC/DC電路I的輸出端之間，所述第二雙向DC/DC電路6包括第三絕緣柵雙極晶體管V3、第四絕緣柵雙極晶體管V4、第三二極管D3、第四二極管D4和第二電阻R2，所述第三絕緣柵雙極晶體管V3的集電極與配電直流母線、DC/AC逆變電路5的輸入端相連，其發射極經第二電阻R2連接后備電源7的正極，所述第三二極管D3的正極與第三絕緣柵雙極晶體管V3的發射極相連，其負極與第三絕緣柵雙極晶體管V3的集電極相連，所述第四絕緣柵雙極晶體管V4的集電極與第三絕緣柵雙極晶體管V3的集電極相連，其發射極與后備電源7的負極相連，所述第四二極管D4的正極與第四絕緣柵雙極晶體管V4的發射極相連，其負極與第四絕緣柵雙極晶體管V4的集電極相連。
[0024]如圖5所示，工作時，將本配電系統與風力發電機組變頻器的直流母線連接。圖5中提及的AC/DC整流器、DC/AC逆變器的電路圖分別見圖6、圖7。
[0025]本實用新型的工作原理如下:如圖2所示，變頻器直流母線電源經第一雙向DC/DC電路I輸出至配電直流母線上，再通過DC/AC模塊3給偏航系統、水冷系統等交流負載供電，通過DC/DC模塊4給直流負載供電，如圖4所示，變槳系統供電則通過第二雙向DC/DC電路6與DC/AC逆變器5組合來實現，正常情況下，配電直流母線電源經DC/AC逆變器5給變槳系統供電；當直流母線電源出現故障時，備用電源7 (電池等)可通過第二雙向DC/DC電路6給變槳電機供電；當備用電源7電壓不足時，直流母線通過第二雙向DC/DC電路6給備用電源充電。當變槳電機停機或減速時，變槳系統通過回饋電網裝置8將能量回饋電網，以保持直流電壓恒定。
[0026]在大負載運行時(如偏航通風系統同時動作時)，本配電系統可以調整負載的開通順序，以避免多個負載同時啟動造成的大功率運行情況，從而減少電源功率。負載的開通順序控制可通過監測各運動裝置的情況來實現，當一個系統啟動完畢之后，開始啟動下一個系統。因為子系統停止可帶來制動能源，開通和停止子系統可在同一時間段進行。
【權利要求】
1.一種風力發電機組直流配電系統，其特征在于:包括第一雙向DC/DC電路、組合變換電路、DC/AC模塊和DC/DC模塊，所述第一雙向DC/DC電路的輸入端與風力發電機組變頻器的直流母線相連，第一雙向DC/DC電路的輸出端通過配電直流母線分別與組合變換電路的輸入端、DC/AC模塊的輸入端、DC/DC模塊的輸入端相連，所述組合變換電路的輸出端與變槳電機相連，所述DC/AC模塊的輸出端分別與風力發電機組的偏航系統、水冷系統相連，所述DC/DC模塊的輸出端分別與風力發電機組的控制系統、照明系統相連。
2.如權利要求1所述的風力發電機組直流配電系統，其特征在于:所述組合變換電路包括DC/AC逆變電路和第二雙向DC/DC電路，所述DC/AC逆變電路的輸入端與第一雙向DC/DC電路的輸出端相連,其輸出端與變槳電機相連,所述第二雙向DC/DC電路的一端與第一雙向DC/DC電路的輸出端、DC/AC逆變電路的輸入端相連，另一端與后備電源相連。
3.如權利要求2所述的風力發電機組直流配電系統，其特征在于:所述第一雙向DC/DC電路包括第一絕緣柵雙極晶體管、第二絕緣柵雙極晶體管、第一二極管、第二二極管和第一電阻，所述第一絕緣柵雙極晶體管的集電極與變頻器直流母線相連，其發射極經第一電阻連接配電直流母線，所述第一二極管的正極與第一絕緣柵雙極晶體管的發射極相連，其負極與第一絕緣柵雙極晶體管的集電極相連，所述第二絕緣柵雙極晶體管的集電極與第一絕緣柵雙極晶體管的集電極相連，其發射極與配電直流母線相連，所述第二二極管的正極與第二絕緣柵雙極晶體管的發射極相連，其負極與第二絕緣柵雙極晶體管的集電極相連。
4.如權利要求3所述的風力發電機組直流配電系統，其特征在于:所述第二雙向DC/DC電路包括第三絕緣柵雙極晶體管、第四絕緣柵雙極晶體管、第三二極管、第四二極管和第二電阻，所述第三絕緣柵雙極晶體管的集電極與配電直流母線相連，其發射極經第二電阻連接后備電源的正極，所述第三二極管的正極與第三絕緣柵雙極晶體管的發射極相連，其負極與第三絕緣柵雙極晶體管的集電極相連，所述第四絕緣柵雙極晶體管的集電極與第三絕緣柵雙極晶體管的集電極相連，其發射極與后備電源的負極相連，所述第四二極管的正極與第四絕緣柵雙極晶體管的發射極相連，其負極與第四絕緣柵雙極晶體管的集電極相連。
【文檔編號】H02J7/34GK204046433SQ201420512113
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月5日 優先權日:2014年9月5日
【發明者】郭燕萍, 劉勝祥 申請人:湘電風能有限公司