專利名稱：風(fēng)電設(shè)備和包括復(fù)數(shù)個風(fēng)電設(shè)備的風(fēng)電場的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)電設(shè)備和一種由復(fù)數(shù)個這種風(fēng)電設(shè)備構(gòu)成的風(fēng)電場。
背景技術(shù)：
風(fēng)電場的風(fēng)電設(shè)備的作用是利用風(fēng)這種隨機(jī)的一次能源載體產(chǎn)生電能并將這些 電能饋入?yún)^(qū)域電網(wǎng)。DE 19620906A1揭示一種如圖1所示的風(fēng)電場2的方案。這種已知方案是一種 分布式三相方案，因?yàn)轱L(fēng)電場2中每一個風(fēng)電設(shè)備4所產(chǎn)生的電能都被饋入?yún)^(qū)域電網(wǎng)6。 由于區(qū)域電網(wǎng)6任何一個風(fēng)電場饋電點(diǎn)8上的升壓幅度都不得超過4%，這就會使得最高 風(fēng)電產(chǎn)能取決于風(fēng)電場饋電點(diǎn)8與電網(wǎng)6的變電站之間的距離。圖示風(fēng)電場2具有三個 風(fēng)電設(shè)備4，這些風(fēng)電設(shè)備各具有一個機(jī)艙12和一個塔架14。機(jī)艙12以可旋轉(zhuǎn)的方式 安裝在塔架14上，具有發(fā)電機(jī)16、發(fā)電機(jī)側(cè)濾波器18、發(fā)電機(jī)側(cè)換流器20、網(wǎng)側(cè)換流 器22、網(wǎng)側(cè)濾波器24和變壓器26。兩個換流器20和22在直流電壓側(cè)通過電壓中間電 路彼此導(dǎo)電相連。這樣，兩個換流器20和22和該電壓中間電路就共同構(gòu)成一個電壓中 間電路變換器。Bjorn Andresen和Jens Birk在其發(fā)表于奧爾堡EPE 2007會議論文集的“ A high power density converter system fort the Gamesa G10x4,5MW Windturbine (用于 Gamesa G10x4.5MW風(fēng)力渦輪機(jī)的高功率密度轉(zhuǎn)換系統(tǒng))” 一文描述了布置在風(fēng)電設(shè)備4的機(jī)艙 12中的電壓中間電路變換器的一種結(jié)構(gòu)。在該文所描述的電壓中間電路變換器中，兩個 換流器20和22實(shí)施為自換相脈沖換流器。為了將換流器20、22所產(chǎn)生的諧波分別與發(fā) 電機(jī)16或電網(wǎng)6隔離，發(fā)電機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)各設(shè)有一個濾波器18、24。網(wǎng)側(cè)變壓器26的作 用則是使產(chǎn)生的變換器輸出電壓與區(qū)域電網(wǎng)的額定電壓相匹配。如該文所述，發(fā)電機(jī)16的轉(zhuǎn)子側(cè)直接或通過傳動裝置與風(fēng)電設(shè)備4的轉(zhuǎn)子相 連。如果發(fā)電機(jī)16采用的是同步發(fā)電機(jī)，就不必使用該傳動裝置，這樣可以減輕機(jī)艙12 的重量。為清楚起見，本案圖1對轉(zhuǎn)子未予圖示。圖2展示的是風(fēng)電場2三相電流方案的第二實(shí)施方式。這種實(shí)施方式與圖1所示 實(shí)施方式之間的區(qū)別在于，風(fēng)電設(shè)備4的電氣設(shè)備布置在塔架14而非機(jī)艙12中。風(fēng)電設(shè) 備4的這種實(shí)施方式公開在發(fā)表于www.abb.com/powerelectronics網(wǎng)站的“ABB Advanced Power Electronics-MV full power wind converter for Multibrid M5000 turbine (ABB 先進(jìn)電力 電子技術(shù)一用于Multibrid M5000渦輪機(jī)的中壓全功率風(fēng)能轉(zhuǎn)換器)” 一文中。設(shè)備組 件18、20、22、24和26布置在風(fēng)電設(shè)備4的塔架14的底部區(qū)域內(nèi)。這樣，風(fēng)電場2每 一個風(fēng)電設(shè)備4的機(jī)艙12中只剩下了發(fā)電機(jī)16。DE 19620906A1揭示一種包含有η個風(fēng)電設(shè)備4的風(fēng)電場2。這種已知風(fēng)電場2 的每個風(fēng)電設(shè)備4均具有轉(zhuǎn)子葉片可調(diào)的轉(zhuǎn)子28、同步發(fā)電機(jī)30、整流器32和濾波扼流 圈34。同步發(fā)電機(jī)30與轉(zhuǎn)子28直接耦合且具有兩個彼此成30°導(dǎo)電偏置的定子繞組， 這些定子繞組分別與整流器32的一個子整流器36導(dǎo)電相連。同步發(fā)電機(jī)30可具有永磁
4激勵系統(tǒng)或壓控激勵系統(tǒng)。整流器32實(shí)施為多脈沖式，例如12脈沖。濾波扼流圈34 例如布置在正極輸出線38中。這條正極輸出線38和一負(fù)極輸出線40可分別借助一個斷 路器42從正極母線和負(fù)極母線44和46上斷開。這兩個母線44和46在風(fēng)電場2的η個 風(fēng)電設(shè)備的直流側(cè)將其并聯(lián)起來。在風(fēng)電場2如圖所示的這種直流方案中，網(wǎng)側(cè)換流站48緊鄰區(qū)域電網(wǎng)6的變電 站50布置。這個網(wǎng)側(cè)換流站48具有濾波扼流圈52、逆變器54、匹配變壓器56和濾波 器58。逆變器54和任何一個風(fēng)電設(shè)備4的整流器32—樣由兩個子逆變器60構(gòu)成。逆 變器54的脈沖數(shù)與整流器32的脈沖數(shù)一致。每個子逆變器60在交流電壓側(cè)均與匹配變 壓器56的一個二次繞組導(dǎo)電相連，其中，該匹配變壓器的一次繞組與變電站50的母線62 導(dǎo)電相連。濾波器58也連接在這個母線62上。濾波扼流圈52例如布置在逆變器54的 正極輸入線64中。正極輸入線64和負(fù)極輸入線66通過直流傳輸設(shè)備68與并聯(lián)風(fēng)電設(shè) 備4的正、負(fù)極母線44和46導(dǎo)電相連。直流傳輸設(shè)備68可以是兩條直流傳輸線或一個 直流電纜。每個風(fēng)電設(shè)備4的整流器32的換流閥和網(wǎng)側(cè)換流站48的逆變器54的換流閥均 采用晶閘管。整流器32的作用是調(diào)節(jié)功率，逆變器54的作用是調(diào)節(jié)三相電壓。這種η 個換流站的連接方案相當(dāng)于一個多點(diǎn)高壓直流輸電網(wǎng)絡(luò)?！癘ffen fiir Offshore-HVDC Light-Baustein einer nachhaltigen elektrischen Energieversorgung(海上風(fēng)電——輕型高壓直流輸電——影響深遠(yuǎn)的供電模塊)，，一文揭示
了一種用直流電纜代替三相電纜的海上風(fēng)電場。這個直流電纜兩端各設(shè)一功率換流器， 其交流電壓側(cè)各配一電力變壓器。功率換流器采用由中壓型電壓中間電路變換器構(gòu)成的 已知IGBT換流器。中間電路電容器由兩部分構(gòu)成且分別與一個IGBT換流器的直流電壓 接點(diǎn)并聯(lián)。這種風(fēng)電場中總有一個風(fēng)電設(shè)備具有發(fā)電機(jī)側(cè)IGBT換流器，該風(fēng)電設(shè)備的網(wǎng) 側(cè)IGBT換流器則整合在網(wǎng)側(cè)換流站的IGBT換流器中。這種風(fēng)電場的風(fēng)電設(shè)備的IGBT 換流器在直流電壓側(cè)通過直流電纜與網(wǎng)側(cè)換流站的IGBT換流器相連。這種直流方案可 以使風(fēng)電場(尤其是海上風(fēng)電場)的風(fēng)電設(shè)備與網(wǎng)側(cè)換流站之間的距離超過140km。Lena Max和Torbjorn Thiringer發(fā)表于奧爾堡EPE 2007會議論文集的 “Control method and snubber selection for a 5MW wind turbine single active bridge DC/DC
converter (5MW風(fēng)力渦輪機(jī)單有源電橋DC/DC轉(zhuǎn)換器的控制方法和緩沖器選擇)，，一文 揭示了風(fēng)電場直流電壓方案的另一種實(shí)施方式。在這種實(shí)施方式中，每個風(fēng)電設(shè)備均具 有發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)側(cè)換流器和直流電壓轉(zhuǎn)換器。多個風(fēng)電設(shè)備通過其他直流電壓轉(zhuǎn)換器 與一直流電壓轉(zhuǎn)換器相連，這個直流電壓轉(zhuǎn)換器在區(qū)域電網(wǎng)的風(fēng)電場饋電點(diǎn)上通過直流 電纜與網(wǎng)側(cè)逆變器相連。每個風(fēng)電設(shè)備的發(fā)電機(jī)側(cè)換流器采用的不是二極管整流器就是 自換相IGBT換流器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是對風(fēng)電設(shè)備和由復(fù)數(shù)個這種風(fēng)電設(shè)備構(gòu)成的風(fēng)電場進(jìn)行改進(jìn)， 以便減少設(shè)備組件數(shù)量。根據(jù)本發(fā)明，這個目的通過權(quán)利要求1和權(quán)利要求8所包含的區(qū)別特征而達(dá)成。根據(jù)本發(fā)明，風(fēng)電設(shè)備的網(wǎng)側(cè)換流器采用包含復(fù)數(shù)個分布式儲能器的換流器。
5這種換流器的每個閥臂均具有至少兩個兩極子系統(tǒng)，這些兩極子系統(tǒng)各具有一儲能器且 彼此串聯(lián)。為了能夠不再使用輸出濾波器，每閥臂各設(shè)至少十個串聯(lián)的兩極子系統(tǒng)。根 據(jù)兩極子系統(tǒng)的數(shù)量，換流器輸出電壓也會上升。這樣就可以視情況而無需使用匹配變 壓器。這種包含復(fù)數(shù)個分布式儲能器的換流器的另一優(yōu)點(diǎn)是，該換流器的每個閥臂均 可具有冗余兩極子系統(tǒng)。當(dāng)部分兩極子系統(tǒng)發(fā)生故障時，這樣可以確保正常工作完全不 受影響，從而使所述風(fēng)電設(shè)備的可用性得到改善。在電壓中間電路變換器的負(fù)載側(cè)換流器采用包含復(fù)數(shù)個分布式儲能器的換流器 的情況下，該電壓中間電路變換器的電壓中間電路不再具有任何儲能器。因此，這個電 壓中間電路不必再采用低電感設(shè)計(jì)，風(fēng)電設(shè)備發(fā)電機(jī)側(cè)換流器與網(wǎng)側(cè)換流器的直流電壓 側(cè)連接可以采用直流電纜。此外與電壓中間電路具有儲能器的電壓中間電路變換器相 比，上述電壓中間電路變換器發(fā)生中間電路短路的概率極低，借此可確保故障情況下設(shè) 備的性能穩(wěn)定。此外，所述風(fēng)電設(shè)備的電壓中間電路變換器的發(fā)電機(jī)側(cè)換流器的換流閥 不必再針對低電阻中間電路短路所引起的短路電流而采取相應(yīng)設(shè)計(jì)。也就是說，可以大 幅降低這些換流閥的ft要求。用復(fù)數(shù)個如本發(fā)明所述的這種風(fēng)電設(shè)備建立風(fēng)電場時，將所有風(fēng)電設(shè)備包含復(fù) 數(shù)個分布式儲能器的網(wǎng)側(cè)換流器都合并成布置在一網(wǎng)側(cè)換流站中的一個包含復(fù)數(shù)個分布 式儲能器的換流器，其中，所述網(wǎng)側(cè)換流站有利地緊鄰風(fēng)電場饋電點(diǎn)布置。在此情況 下，本發(fā)明風(fēng)電場的每個風(fēng)電設(shè)備僅具有發(fā)電機(jī)和連接在該發(fā)電機(jī)下游的換流器，并且 該發(fā)電機(jī)側(cè)換流器有利地布置在每個風(fēng)電設(shè)備的塔架的底部區(qū)域。借此可大幅減輕本發(fā) 明風(fēng)電場的風(fēng)電設(shè)備每一個機(jī)艙的重量。另外，借此還能簡化所述風(fēng)電場每個風(fēng)電設(shè)備 的塔架結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明風(fēng)電設(shè)備的一種有利實(shí)施方式，所述發(fā)電機(jī)側(cè)換流器采用包含復(fù)數(shù) 個分布式儲能器的換流器。通過在所述風(fēng)電設(shè)備的電壓中間電路變換器的發(fā)電機(jī)側(cè)使用 包含復(fù)數(shù)個分布式儲能器的換流器且該換流器的每個閥臂均使用復(fù)數(shù)個兩極子系統(tǒng)，可 以使用繞組絕緣要求相對較低的發(fā)電機(jī)。通過減小發(fā)電機(jī)繞組絕緣層的厚度，可使繞組 的冷卻性能得到改善。所述風(fēng)電設(shè)備的其他有利實(shí)施方式可從從屬權(quán)利要求4至7中獲得，所述風(fēng)電場 的其他有利實(shí)施方式可從從屬權(quán)利要求9至14中獲得。下文將借助附圖所示的風(fēng)電場風(fēng)電設(shè)備的幾種實(shí)施方式對本發(fā)明予以進(jìn)一步說明。


圖1為風(fēng)電設(shè)備已知三相方案的第一實(shí)施方式；圖2為圖1所示已知三相方案的第二實(shí)施方式；圖3為風(fēng)電場已知直流方案的一種實(shí)施方式；圖4為本發(fā)明風(fēng)電設(shè)備的第一實(shí)施方式；圖5為包含復(fù)數(shù)個分布式儲能器的換流器的電路圖；圖6和圖7為圖5所示換流器的兩極子系統(tǒng)的實(shí)施方式；
圖8為本發(fā)明用于風(fēng)電場的風(fēng)電設(shè)備的第二實(shí)施方式；以及圖9為本發(fā)明用于該風(fēng)電場的風(fēng)電設(shè)備的第三實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式圖1對本發(fā)明用于一風(fēng)電場2的風(fēng)電設(shè)備4的第一實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)圖示。 本發(fā)明的這種風(fēng)電設(shè)備4，其機(jī)艙12中僅布置了發(fā)電機(jī)16和發(fā)電機(jī)側(cè)換流器20。機(jī)艙 12以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝在這個風(fēng)電設(shè)備4的塔架14上，網(wǎng)側(cè)換流器22和又稱為“匹配 變壓器”的交流側(cè)變壓器26布置在該塔架中。這兩個設(shè)備組件22和26布置在塔架14 的底部區(qū)域內(nèi)。風(fēng)電設(shè)備4通過這個變壓器26連接在區(qū)域電網(wǎng)6的風(fēng)電場饋電點(diǎn)8上。 本發(fā)明的網(wǎng)側(cè)換流器22采用的是包含復(fù)數(shù)個分布式儲能器的換流器70。圖5對這種換 流器70的電路圖予以了詳細(xì)展示。在將包含復(fù)數(shù)個分布式儲能器的換流器70至少用作 網(wǎng)側(cè)換流器22的情況下，由發(fā)電機(jī)側(cè)換流器和網(wǎng)側(cè)換流器20和22構(gòu)成的電壓中間電路 變換器的電壓中間電路不再具有電容器特別是電解電容器形式的儲能器。因此，這個電 壓中間電路不必再采用低電感設(shè)計(jì)，兩個換流器20和22的直流電壓側(cè)連接采用直流電纜 72。在最簡單的情況下，發(fā)電機(jī)側(cè)換流器20是二極管整流器。有利方案是將該發(fā)電機(jī) 側(cè)換流器設(shè)計(jì)為四象限換流器。如果發(fā)電機(jī)側(cè)換流器20也采用包含復(fù)數(shù)個分布式儲能器的換流器70，就可使用 繞組絕緣要求相對較低的發(fā)電機(jī)16。這樣可以改善該發(fā)電機(jī)16的繞組冷卻性能。當(dāng)這 個發(fā)電機(jī)側(cè)換流器20實(shí)施為包含復(fù)數(shù)個分布式儲能器的換流器70時，如果其具有數(shù)量較 大的分布式儲能器，例如該換流器70的相位模塊每閥臂各設(shè)至少十個儲能器，就不必再 使用發(fā)電機(jī)側(cè)濾波器18。這樣還能提高發(fā)電機(jī)電壓，從而達(dá)到減小每個風(fēng)電設(shè)備4布置 于其塔架14中的直流電纜72的導(dǎo)線設(shè)計(jì)電流這一目的。這個包含復(fù)數(shù)個分布式儲能器 的發(fā)電機(jī)側(cè)換流器70也可進(jìn)一步具有可以提高風(fēng)電設(shè)備4可用性的冗余儲能器。圖5展示的是包含復(fù)數(shù)個分布式儲能器的換流器70的電路圖。這個換流器70 具有三個直流電壓側(cè)并聯(lián)的相位模塊74。這些相位模塊74借助正極和負(fù)極直流電壓母線 P。和Ntl實(shí)現(xiàn)并聯(lián)。在這兩個直流電壓母線Pc^PNci之間存在直流電壓Ud。直流電纜72 的兩條導(dǎo)線連接在該換流器70的這些直流電壓母線Ptl和Ntl上。圖6為兩極子系統(tǒng)76的第一實(shí)施方式。這個兩極子系統(tǒng)76具有兩個可斷半導(dǎo) 體開關(guān)78和80、兩個二極管82和84以及一個單極存儲電容器86。兩個可斷半導(dǎo)體開 關(guān)78和80串聯(lián)，這一串聯(lián)電路又與存儲電容器86并聯(lián)。每個可斷半導(dǎo)體開關(guān)78和80 各與所述兩個二極管82和84中的一個并聯(lián)，使得每個二極管均與對應(yīng)的可斷半導(dǎo)體開關(guān) 78和80反向并聯(lián)。兩極子系統(tǒng)76的單極存儲電容器84由一個電容器構(gòu)成，或者由復(fù) 數(shù)個這樣的電容器所組成的具有總電容Ctl的電容器組構(gòu)成?？蓴喟雽?dǎo)體開關(guān)78的發(fā)射 極與二極管82的陽極的連接點(diǎn)構(gòu)成子系統(tǒng)76的第一接線端子XI。兩個可斷半導(dǎo)體開關(guān) 78和80以及兩個二極管82和84的連接點(diǎn)構(gòu)成兩極子系統(tǒng)76的第二接線端子X2。在子系統(tǒng)76如圖7所示的實(shí)施方式中，這個連接點(diǎn)構(gòu)成第一接線端子XI?？?斷半導(dǎo)體開關(guān)80的漏極與二極管84的陰極的連接點(diǎn)構(gòu)成兩極子系統(tǒng)76的第二接線端子 X2。根據(jù)Rainer Marquardt、Anton Lesnicar 和 Jiirgen Hildinger 發(fā)表于 2002ETG 會
7議論文集中的"Modulares Stromrichterkonzept furNetzkupplungsanwendung bei hohen Spannungen (高壓聯(lián)網(wǎng)用模塊化換流器方案)，，一文所述，兩極子系統(tǒng)76可呈現(xiàn)三種操作 狀態(tài)。在操作狀態(tài)I下，可斷半導(dǎo)體開關(guān)78接通，可斷半導(dǎo)體開關(guān)80斷開。在這種操 作狀態(tài)I下，兩極子系統(tǒng)76的端電壓Ux21等于零。在操作狀態(tài)II下，可斷半導(dǎo)體開關(guān) 78斷開，可斷半導(dǎo)體開關(guān)80接通。在這種操作狀態(tài)II下，兩極子系統(tǒng)76的端電壓Ux21 等于存儲電容器86上的電壓Uc。在無故障的正常工作時只會使用到上述兩種操作狀態(tài)I 和II。在操作狀態(tài)III下，兩個可斷半導(dǎo)體開關(guān)78和80都斷開。圖8對本發(fā)明用于一風(fēng)電場2的風(fēng)電設(shè)備4的第二實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)圖示。這 種實(shí)施方式與圖4中第一實(shí)施方式之間的區(qū)別在于，設(shè)有一個用于該風(fēng)電場2所有風(fēng)電設(shè) 備4的網(wǎng)側(cè)換流器88，這個網(wǎng)側(cè)換流器包括交流電壓側(cè)變壓器26且布置在區(qū)域電網(wǎng)6的 變電站50中的網(wǎng)側(cè)換流站48內(nèi)。也就是說，風(fēng)電場2所有風(fēng)電設(shè)備4的網(wǎng)側(cè)換流器22 都合并成布置在換流站48中的這一個網(wǎng)側(cè)換流器88。在此情況下，風(fēng)電場2的風(fēng)電設(shè)備 4不再是在交流電壓側(cè)與風(fēng)電場饋電點(diǎn)8耦合，而是在直流電壓側(cè)與風(fēng)電場饋電點(diǎn)90耦 合。這樣，每個風(fēng)電設(shè)備4的直流電纜70均經(jīng)由風(fēng)電場饋電點(diǎn)90通過一其他直流電纜 92與網(wǎng)側(cè)換流站48相連。這個直流電纜92可以長達(dá)好幾百千米。亦即，風(fēng)電場2的 建立不再受限于電網(wǎng)饋入點(diǎn)的所在位置。風(fēng)況是唯一的決定因素。此外，通過直流電纜 92還可以將海上風(fēng)電場與陸地上的區(qū)域電網(wǎng)連接起來。圖9對本發(fā)明用于一風(fēng)電場2的風(fēng)電設(shè)備4的第三實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)圖示。這 種第三實(shí)施方式與圖8中第二實(shí)施方式之間的區(qū)別在于，該風(fēng)電場2每一個風(fēng)電設(shè)備4的 發(fā)電機(jī)側(cè)換流器20均從機(jī)艙12轉(zhuǎn)移到了相應(yīng)塔架14的底部區(qū)域內(nèi)。在此情況下，風(fēng)電 場2每一個風(fēng)電設(shè)備4的機(jī)艙12中僅布置了發(fā)電機(jī)16和視情況需要使用的傳動裝置，如 果發(fā)電機(jī)16采用的是永磁同步發(fā)電機(jī)，那么這個傳動裝置也可以予以去除。借此可大幅 減輕風(fēng)電設(shè)備4的機(jī)艙12的重量。由于機(jī)艙12以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝在其塔架14上，因 此隨著機(jī)艙12的重量得到減輕，也可以使塔架14的結(jié)構(gòu)得到簡化。如此便可降低風(fēng)電 設(shè)備4的成本，進(jìn)而降低用這種風(fēng)電設(shè)備4建立起來的風(fēng)電場2的成本。通過將包含復(fù)數(shù)個分布式儲能器的換流器70用作每個風(fēng)電設(shè)備4的網(wǎng)側(cè)換流器 22和發(fā)電機(jī)側(cè)換流器20或者用作風(fēng)電場2的網(wǎng)側(cè)換流站48的網(wǎng)側(cè)換流器88，可實(shí)現(xiàn)一 種比已知直流方案更為靈活機(jī)動的直流方案，從而能更好地滿足風(fēng)電場2的運(yùn)營商的要 求。此外，這種風(fēng)電場2的成本大幅削減。另外還可以延長風(fēng)電場2與區(qū)域電網(wǎng)6的變 電站50之間的距離，這樣在選擇風(fēng)電場2的建立地點(diǎn)時，只需考慮隨機(jī)風(fēng)能分布這一因
ο
8
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)電設(shè)備(4)，由一布置在一塔架(14)上的機(jī)艙(12)構(gòu)成且包括一轉(zhuǎn)子 (28)、一發(fā)電機(jī)(16)、一發(fā)電機(jī)側(cè)換流器(20)、一網(wǎng)側(cè)換流器(22)和一變壓器(26)，其 中，所述這兩個換流器(20，22)在直流電壓側(cè)彼此電性相連，所述網(wǎng)側(cè)換流器(22)在交 流電壓側(cè)通過所述變壓器(26)與一接收電能的網(wǎng)絡(luò)(6)的一饋電點(diǎn)(8)相連，其特征在 于，所述網(wǎng)側(cè)換流器(22)的每個相位模塊(74)均具有一上閥臂和一下閥臂(Tl，T3， T5 ； T2, T4，T6)，所述上閥臂和所述下閥臂各具有至少兩個串聯(lián)的兩極子系統(tǒng)(76)， 以及所述發(fā)電機(jī)側(cè)換流器(20)和所述網(wǎng)側(cè)換流器(22)在直流電壓側(cè)通過一直流電纜(72) 彼此相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電設(shè)備(4)，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)側(cè)換流器(20)采用二極管整流器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電設(shè)備(4)，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)側(cè)換流器(20)的每個相位模塊(74)均具有一上閥臂和一下閥臂(Tl， T3，T5 ； T2, T4，T6)，所述上閥臂和所述下閥臂各具有至少兩個串聯(lián)的兩極子系統(tǒng) (76)。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的風(fēng)電設(shè)備(4)，其特征在于，每個兩極子系統(tǒng)(76)均具有兩個串聯(lián)的可斷半導(dǎo)體開關(guān)(78，80)和一存儲電容器 (86)，其中，所述這個串聯(lián)電路與所述存儲電容器(86)并聯(lián)，所述兩個可斷半導(dǎo)體開關(guān) (78，80)的一連接點(diǎn)構(gòu)成所述兩極子系統(tǒng)(76)的一接線端子(X2，XI)，所述存儲電容 器(86)的一個極構(gòu)成所述兩極子系統(tǒng)(76)的一其他接線端子(XI，X2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)電設(shè)備(4)，其特征在于，所述可斷半導(dǎo)體開關(guān)(78，80)采用絕緣柵雙極晶體管IGBT。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的風(fēng)電設(shè)備(4)，其特征在于，所述網(wǎng)側(cè)換流器(22)與所述交流電壓側(cè)變壓器(26) —起布置在所述風(fēng)電設(shè)備(4)的 塔架(14)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的風(fēng)電設(shè)備(4)，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)側(cè)換流器(20)與所述交流電壓側(cè)發(fā)電機(jī)(16) —起布置在所述風(fēng)電設(shè)備(4)的機(jī)艙(12)中。
8.—種風(fēng)電場(2)，其包括至少兩個風(fēng)電設(shè)備(4)和一網(wǎng)側(cè)換流站(48)，所述風(fēng)電設(shè) 備(4)各具有一轉(zhuǎn)子(28)、一發(fā)電機(jī)(16)、一發(fā)電機(jī)側(cè)換流器(20)，所述網(wǎng)側(cè)換流站具 有一自換相換流器(88)和一在交流電壓側(cè)連接在所述自換相換流器下游的變壓器(26)， 其中，所述這些風(fēng)電設(shè)備(4)和所述網(wǎng)側(cè)換流站(48)在直流電壓側(cè)彼此相連，其特征在 于，所述網(wǎng)側(cè)換流站(48)的自換相換流器(88)的每個相位模塊(76)均具有一上閥臂和 一下閥臂(Tl，T3，T5 ； T2, T4，T6)，所述上閥臂和所述下閥臂各具有至少兩個串聯(lián) 的兩極子系統(tǒng)(76)，所述發(fā)電機(jī)側(cè)換流器(20)和所述網(wǎng)側(cè)換流站(48)的自換相換流器 (88)通過直流電纜(72，92)彼此相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)電場(2)，其特征在于，每個風(fēng)電設(shè)備(4)的發(fā)電機(jī)側(cè)換流器(22)均采用二極管整流器。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)電場(2)，其特征在于，每個風(fēng)電設(shè)備(4)的一發(fā)電機(jī)側(cè)換流器(20)的每個相位模塊(76)均具有一上閥臂和 一下閥臂(Tl，T3，T5 ； T2, T4，T6)，所述上閥臂和所述下閥臂各具有至少兩個串聯(lián) 的兩極子系統(tǒng)(76)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的風(fēng)電場(2)，其特征在于，每個兩極子系統(tǒng)(76)均具有兩個串聯(lián)的可斷半導(dǎo)體開關(guān)(78，80)和一存儲電容器 (86)，其中，所述這個串聯(lián)電路與所述存儲電容器(86)并聯(lián)，所述兩個可斷半導(dǎo)體開關(guān) (78，80)的一連接點(diǎn)構(gòu)成所述兩極子系統(tǒng)(76)的一接線端子(X2，XI)，所述存儲電容 器(86)的一極構(gòu)成所述兩極子系統(tǒng)(76)的一其他接線端子(XI，X2)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的風(fēng)電場(2)，其特征在于， 所述可斷半導(dǎo)體開關(guān)(78，80)采用絕緣柵雙極晶體管。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的風(fēng)電場(2)，其特征在于， 每個風(fēng)電設(shè)備(4)的一發(fā)電機(jī)側(cè)換流器(20)均與一對應(yīng)的交流電壓側(cè)發(fā)電機(jī)(16) —起布置在一風(fēng)電設(shè)備(4)的一機(jī)艙(12)中。
14.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的風(fēng)電場(2)，其特征在于， 每個風(fēng)電設(shè)備(4)的一發(fā)電機(jī)側(cè)換流器(20)均布置在一風(fēng)電設(shè)備(4)的塔架(14)中，每個風(fēng)電設(shè)備⑷的一發(fā)電機(jī)(16)則均布置在一風(fēng)電設(shè)備⑷的一機(jī)艙(12)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)電設(shè)備(4)，由一布置在一塔架(14)上的機(jī)艙(12)構(gòu)成且包括一轉(zhuǎn)子(28)、一發(fā)電機(jī)(16)、一發(fā)電機(jī)側(cè)換流器(20)、一網(wǎng)側(cè)換流器(22)和一變壓器(26)，其中，所述這兩個換流器(20，22)在直流電壓側(cè)彼此電性相連，所述網(wǎng)側(cè)換流器(22)在交流電壓側(cè)通過所述變壓器(26)與一接收電能的網(wǎng)絡(luò)(6)的一饋電點(diǎn)(8)相連。根據(jù)本發(fā)明，所述網(wǎng)側(cè)換流器(22)的每個相位模塊(74)均具有一上閥臂和一下閥臂(T1，T3，T5；T2，T4，T6)，所述上閥臂和所述下閥臂各具有至少兩個串聯(lián)的兩極子系統(tǒng)(76)，所述發(fā)電機(jī)側(cè)換流器(20)和所述網(wǎng)側(cè)換流器(22)在直流電壓側(cè)通過一直流電纜(72)彼此相連。由此獲得一種由復(fù)數(shù)個風(fēng)電設(shè)備(4)構(gòu)成的風(fēng)電場(2)，與已知的直流方案相比，這種風(fēng)電場結(jié)構(gòu)靈活，并且每個風(fēng)電設(shè)備(4)的機(jī)艙(12)的自重更輕。
文檔編號F03D9/00GK102016301SQ200980116177
公開日2011年4月13日 申請日期2009年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月7日
發(fā)明者特奧多爾·扎爾茨曼, 諾貝特·克拉斯森, 賴納·佐默, 馬克·希勒 申請人:西門子公司