專利名稱：具有利用多個(gè)隔離的發(fā)電機(jī)繞組的并聯(lián)變換器的風(fēng)力渦輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)，并且更具體地說，涉及將用于 風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的并聯(lián)功率變換器互連以消除在并聯(lián)功率變換器之 間循環(huán)的共^f莫電流的方法。
背景技術(shù)：
風(fēng)力渦輪一般使用風(fēng)力生成電力。風(fēng)力轉(zhuǎn)動連接到轉(zhuǎn)子的多個(gè)葉 片。在風(fēng)力作用下葉片的轉(zhuǎn)動使轉(zhuǎn)子的軸轉(zhuǎn)動，該軸連接到生成電力
的發(fā)電機(jī)。具體地說，轉(zhuǎn)子安裝在位于構(gòu)架式塔架(truss tower)或管 式塔架(tubular tower)頂部的機(jī)殼或機(jī)搶內(nèi)，塔架高度可達(dá)大約100 米。公用級風(fēng)力渦輪(例如，設(shè)計(jì)為向公共電力網(wǎng)提供電力的風(fēng)力渦 輪)能具有大的轉(zhuǎn)子(例如，直徑為30米或更大)。這些轉(zhuǎn)子上的 葉片將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)力矩或力，該旋轉(zhuǎn)力矩或力可驅(qū)動通過變速箱 連接到轉(zhuǎn)子的一個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)。變速箱可用于為發(fā)電機(jī)提高渦輪轉(zhuǎn) 子的低旋轉(zhuǎn)速度，以有效地將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成提供到公共電力網(wǎng)的電 能。 一些渦輪利用不使用變速箱直接連接到轉(zhuǎn)子的發(fā)電機(jī)。各種類型 的發(fā)電機(jī)可在這些風(fēng)力渦輪中使用。
諸如風(fēng)力渦輪等許多裝置包括功率變換器系統(tǒng)。功率變換器系統(tǒng) 一般用于將可以是固定頻率交流、可變頻率交流或直流電的輸入電壓 轉(zhuǎn)換成所需的輸出頻率和電壓電平。變換器系統(tǒng)通常包括幾個(gè)功率半 導(dǎo)體開關(guān)，如絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、集成門極換流晶閘管(IGCT 或GCT)或金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管(MOSFET)，它們在某些 頻率開關(guān)以生成所需的變換器輸出電壓和頻率。變換器輸出電壓隨后 提供到各種負(fù)載。在本文中使用時(shí)，負(fù)載要在廣義上包括例如電機(jī)、電力網(wǎng)和阻抗性負(fù)載。
圖1是連接到具有同步繞線磁極式(wound-field)或永磁發(fā)電機(jī) 的風(fēng)力渦輪并才艮據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面實(shí)現(xiàn)的典型功率系統(tǒng)的框圖。功 率系統(tǒng)IO適用于向電力網(wǎng)21提供輸出功率。風(fēng)力渦輪12配置用于 將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。風(fēng)力渦輪通過變速箱19連接到發(fā)電機(jī)14或備 選地直接連接到發(fā)電機(jī)14。風(fēng)能通過風(fēng)力渦輪的葉片轉(zhuǎn)動捕獲，并且 發(fā)電機(jī)14由受到變換器控制系統(tǒng)24控制的功率變換器系統(tǒng)20配置 成生成可變頻率輸入功率。功率由一個(gè)或多個(gè)變壓器22變換成適當(dāng) 的電壓并提供到電力網(wǎng)21。
為適應(yīng)來自風(fēng)電場對更大功率的需要，越來越多地為各個(gè)風(fēng)力渦 輪發(fā)電機(jī)提供了更高的功率輸出能力。為適應(yīng)來自風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的 更高功率輸出，為一些風(fēng)力渦輪系統(tǒng)提供了多個(gè)并聯(lián)變換器(也稱為 變換器線程(converter thread))。由于對高可用性和低畸變(distortion) 的愿望，多個(gè)并聯(lián)變換器也可提供風(fēng)力變換器的優(yōu)點(diǎn)。
一般情況下，功率變換器系統(tǒng)使用與選通控制(gating control) 并聯(lián)的多個(gè)功率變換器橋(power converter bridge)以擴(kuò)展功率處理能 力。在風(fēng)力渦輪應(yīng)用中，功率變換器橋通常指具有六個(gè)功率開關(guān)的三 相變換器電路。為符合電力網(wǎng)側(cè)和機(jī)器側(cè)的功率質(zhì)量要求，此類系統(tǒng) 一般使用極大和極高成本的濾波器，對脈沖寬度調(diào)制波形進(jìn)行平滑處 理。在大且成本高的濾波器降到最少時(shí)，由于高諧波分量的原因，此 類系統(tǒng)有時(shí)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)和/或變壓器和其它畸變敏感設(shè)備的過熱。
圖2是采用多個(gè)并聯(lián)變換器的典型功率系統(tǒng)的框圖。功率系統(tǒng)IO 配置用于向負(fù)載21提供功率。發(fā)電機(jī)源14配置成生成AC輸入功率。 AC輸入功率提供到功率變換器系統(tǒng)20。功率變換器系統(tǒng)20包括變換 器20-1到20-N。變換器并聯(lián)連接并配置成從發(fā)電機(jī)源14接收AC輸 入功率。功率變換器系統(tǒng)20配置成將AC輸入功率轉(zhuǎn)換成AC輸出功 率。AC輸出功率提供到負(fù)載21。負(fù)載可包括例如電機(jī)、電力網(wǎng)和阻 抗性負(fù)載。雖然電力網(wǎng)一般是功率供應(yīng)方，但在大多數(shù)風(fēng)力渦輪系統(tǒng)實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪功率供應(yīng)到充當(dāng)負(fù)載的公共電力網(wǎng)。
多個(gè)并聯(lián)變換器20-1到20-N的每個(gè)(也稱為線程)具有一小部 分凈系統(tǒng)額定值。這些變換器線程在輸入和輸出兩端上連接在一起以 在輸入和輸出上形成凈電流/功率額定值，該額定值與并聯(lián)的變換器線 程數(shù)量直接有關(guān)。 一般情況下，變換器的一側(cè)連接到公共電源(例如， 電力網(wǎng))，另一端連接到設(shè)備(例如，發(fā)電機(jī))。將變換器連接到電 力網(wǎng)的電路將通常對地參考。由于成本和大小原因，每個(gè)線程用導(dǎo)體 連接到電力網(wǎng)和設(shè)備上的公共點(diǎn)，其中導(dǎo)體根據(jù)每個(gè)線程的額定值而 不是系統(tǒng)額定值來決定大小。
變換器控制系統(tǒng)24配置成提供用于功率變換器系統(tǒng)20的操作的 控制信號。變換器控制系統(tǒng)連接到變換器系統(tǒng)，并且配置成根據(jù)預(yù)指 定的開關(guān)模式驅(qū)動變換器系統(tǒng)。變換器控制系統(tǒng)提供的預(yù)指定的開關(guān) 模式可提供用于多個(gè)并聯(lián)變換器的同步選通，或者可通過相位移選通 信號為每個(gè)變換器線程提供控制的交錯(cuò)方式，使得由于相移開關(guān)波形 的抵消而降低總的開關(guān)諧波分量。
圖3是功率變換器系統(tǒng)的一個(gè)線程的典型線程的框圖。風(fēng)力渦輪 實(shí)施例例如一般包括三相功率變換器系統(tǒng)。變換器20-1表示功率變換 器系統(tǒng)20的一個(gè)線程。變換器20-1包括用于AC-DC轉(zhuǎn)換的發(fā)電機(jī)變 換器橋30、 DC鏈路35和用于在適合的電壓和頻率的DC-AC轉(zhuǎn)換的 負(fù)載變換器橋40。發(fā)電機(jī)變換器橋30可使用六個(gè)半導(dǎo)體功率開關(guān)45 實(shí)現(xiàn)。類似地，負(fù)載側(cè)橋40可使用六個(gè)半導(dǎo)體功率開關(guān)45實(shí)現(xiàn)。發(fā) 電機(jī)側(cè)扼流圏50和負(fù)載側(cè)扼流圏55可調(diào)整大小以實(shí)現(xiàn)非交錯(cuò)或交錯(cuò) 選通。
別，即使系統(tǒng)上沒有接地故障，這也形成在變換器線程之間流動的共 模電流。共模電流將在功率變換器線程之間以圓形環(huán)路方式流動，但 對電力網(wǎng)或設(shè)備中的凈電流無任何影響。共模扼流圈60抑制鏈接發(fā) 電機(jī)側(cè)變換器和負(fù)載側(cè)變換器的高頻率(開關(guān)頻率范圍)共模橫流(cross current)。
圖4示出在具有連接到電力網(wǎng)21和風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)14的n個(gè)并 聯(lián)變換器線程(20-1到20-n)的功率系統(tǒng)變換器中的共模電流流動。 例如，可能的是電流能流入線程T1—L—IallO和流出Tl—G—Ial15，并 且返回通過線程T2—G—Ia 120和T2—L—Ia 125。對于將不影響凈電流的 此類電流，存在許多環(huán)路組合。然而，這些共模電流及正常模式循環(huán) 電流強(qiáng)制變換器開關(guān)裝置和其它組件更接近熱限制操作。此外，這些 共模電流可導(dǎo)致該環(huán)路的接地故障電流的測量直接出錯(cuò)，由此使故障 檢測更加困難。需要使用大的共模電感器以限制在變換器之間循環(huán)共 模電流的量，以及需要使用大的正常模式電抗器以限制循環(huán)正常;f莫式 電流，其中相移用于降低凈畸變。
因此，需要提供一種結(jié)構(gòu)和方法，將風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)繞組和功率 變換器以某種方式互連，以降低或消除在并聯(lián)功率變換器之間流動的 共模電流，而無需與相移多線程變換器的能力耦合的共模電感器以降 低對龐大濾波器的需要。
發(fā)明內(nèi)容
最近，風(fēng)力渦輪作為環(huán)保、安全和費(fèi)用較低的替代能源，已受到 了越來越多的關(guān)注。隨著這些關(guān)注的增長，已進(jìn)行了大量的工作以開 發(fā)可靠、高效的風(fēng)力渦輪。本發(fā)明涉及將功率變換器與風(fēng)力渦輪互連 的特定方法，該方法通過消除在并聯(lián)功率變換器之間循環(huán)的共模電 流，允許優(yōu)化系統(tǒng)成本和可靠性。
根據(jù)本發(fā)明的第 一方面，提供了用于將輸出功率提供給負(fù)載的功 率系統(tǒng)。該功率系統(tǒng)包括配置成對功率變換器系統(tǒng)生成交流輸入功率 的發(fā)電機(jī)。功率變換器系統(tǒng)耦合到發(fā)電機(jī)，并且互連以生成輸出功率 和將輸出功率提供給負(fù)載，其中，變換器系統(tǒng)包括多個(gè)并聯(lián)變換器線 程。變換器控制系統(tǒng)耦合到功率變換器系統(tǒng)并配置成驅(qū)動功率變換器 系統(tǒng)以降低輸出功率或交流輸入功率中的諧波分量。用于發(fā)電機(jī)到變換器的輸入功率的隔離部件適用于防止在并聯(lián)變換器線程之間的共 模電流循環(huán)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了 一種用于在將功率輸出從包括多 個(gè)并聯(lián)變換器線程的功率變換器系統(tǒng)供應(yīng)到負(fù)載的功率系統(tǒng)中消除 共模電流的方法。方法包括根據(jù)控制器操作發(fā)電機(jī)以向功率系統(tǒng)變換
器供應(yīng)ac功率；通過發(fā)電機(jī)的多組隔離的發(fā)電繞組將ac功率供應(yīng)到 功率系統(tǒng)變換器，其中發(fā)電機(jī)的一組隔離的發(fā)電機(jī)繞組對多個(gè)變換器 線程的對應(yīng)變換器線程饋電。方法還包括根據(jù)用于功率變換器系統(tǒng)的 控制器操作多個(gè)變換器線程；適用于驅(qū)動功率變換器系統(tǒng)以P爭^^功率 輸出或交流輸入功率中的諧波分量。
才艮據(jù)本發(fā)明的第三方面，風(fēng)力渦輪功率系統(tǒng)適用于在將輸出功率 提供到電力網(wǎng)時(shí)在功率系統(tǒng)變換器線程中防止共模電流循環(huán)。風(fēng)力渦 輪功率系統(tǒng)包括由風(fēng)力渦輪控制器控制、配置成對功率變換器系統(tǒng)生 成交換電輸入功率的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)。功率變換器系統(tǒng)耦合到風(fēng)力渦 輪發(fā)電機(jī)，并互連以生成輸出功率并將輸出功率提供給負(fù)載。功率變 換器系統(tǒng)包括多個(gè)并聯(lián)變換器線程。變換器控制系統(tǒng)耦合到功率變換 器系統(tǒng)并配置成驅(qū)動并聯(lián)變換器線程以降低輸出功率或交流輸入功 率中的諧波分量。用于從風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)到變換器的輸入功率的隔離 部件適用于防止在并聯(lián)變換器線程之間的共模電流循環(huán)。在風(fēng)力渦輪 發(fā)電機(jī)上提供了多組隔離的功率繞組。發(fā)電機(jī)上多組隔離的功率繞組 的每個(gè)繞組只與多個(gè)并聯(lián)變換器線程的對應(yīng)并聯(lián)變換器線程之一互 連。
參照附圖閱讀以下詳細(xì)說明時(shí)，將更好地理解本發(fā)明的這些和其 它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，附圖中類似的字符在所有圖形中表示類似的部 分，其中
圖1示出用于通過功率系統(tǒng)變換器將電力輸出從風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)輸送到負(fù)載的典型風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)功率系統(tǒng)；
圖2示出采用多個(gè)并聯(lián)頻率和電壓變換器的典型功率系統(tǒng)的框圖。
圖3示出功率變換器系統(tǒng)的一個(gè)線程的典型線程的框圖； 圖4示出在具有并聯(lián)變換器線程的功率系統(tǒng)變換器中流動的共模 電流；
圖5示出用于由發(fā)電機(jī)供電的功率變換器系統(tǒng)的變換器線程的功 率輸入和輸出連接；
圖6示出包括功率變換器系統(tǒng)的功率系統(tǒng)的實(shí)施例，功率變換器 系統(tǒng)包含由發(fā)電機(jī)的隔離的Y型連接功率繞組供電的多個(gè)并聯(lián)變換 器線程；
圖7示出包括功率變換器系統(tǒng)的功率系統(tǒng)的另一實(shí)施例，功率變 換器系統(tǒng)包含由發(fā)電機(jī)的隔離的三角配置的功率繞組供電的多個(gè)并 聯(lián)變換器線程；以及
圖8示出在將功率輸出從包括多個(gè)并聯(lián)變換器線程的功率變換器 系統(tǒng)供應(yīng)到負(fù)載的功率系統(tǒng)中消除共i^莫電流的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的以下實(shí)施例具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括消除并聯(lián)變換器線程之 間的循環(huán)共模電流。為消除風(fēng)力渦輪系統(tǒng)的并聯(lián)變換器之間的循環(huán)共 模電流，所述新結(jié)構(gòu)和方法要在負(fù)載側(cè)通過利用系統(tǒng)功率發(fā)電機(jī)上的 隔離的功率繞組，將并聯(lián)變換器線程的輸出隔離。此類布置消除了對 共模電感器的需要，促進(jìn)了系統(tǒng)可靠性，并P爭低了總系統(tǒng)成本。
圖5示出用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)功率的現(xiàn)有技術(shù)的非隔離的繞組的 功率輸出連接，其具有用于功率變換器系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)側(cè)并聯(lián)變換器線 程。功率系統(tǒng)變換器20包括并聯(lián)變換器線程20-l、 20-2、 20-3、 20-n。 用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)14的發(fā)電機(jī)功率繞組205可以Y型布置方式配 置，功率繞組210、 211、 212在Y型中性點(diǎn)215結(jié)合。功率繞組210、211、 212的每個(gè)相位的對端(相對Y型中性)可結(jié)合到用于每個(gè)并 :眹變換器線程20-1到20-N的一個(gè)對應(yīng)相位(相位A 230、相位B 235、 相位C240)的每個(gè)輸入250、 255、 260。每個(gè)變換器線程的對應(yīng)相位 連接的輸入結(jié)合在一起。來自變換器線程20-1到20-N的輸入類似地 在點(diǎn)270、 275和280結(jié)合到主變壓器25的變換器側(cè)繞組25-l， /人而 使共模循環(huán)電流205在變換器線程之間的閉環(huán)中流動。
圖6示出包括功率變換器系統(tǒng)的功率系統(tǒng)的實(shí)施例，該功率變換 器系統(tǒng)包含由Y型配置的發(fā)電機(jī)的隔離的功率繞組供電的多個(gè)并聯(lián) 變換器線程。在發(fā)電機(jī)控制器16下操作的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)14可從發(fā) 電機(jī)功率繞組305的四組隔離的三相繞組310、 315、 320、 325 (每個(gè) 單獨(dú)的變換器線程一個(gè)隔離的三相繞組)將輸入340、 345、 350、 355 供應(yīng)到功率系統(tǒng)變換器20的示范的四個(gè)并聯(lián)變換器線程20-1到20-n。 在本示例中，示出了 Y型配置的隔離的繞組。然而，如圖7所示，隔 離的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)繞組405可以三角配置三相繞組410、 415、 420、 425形式配置，以將輸入供應(yīng)到功率系統(tǒng)變換器20的四個(gè)示范并聯(lián)變 換器線程20-l到20-n。雖然未示出，但用于從發(fā)電機(jī)到功率系統(tǒng)變換 器的輸入的隔離的變壓器繞組可包括星形配置或適合于功率應(yīng)用的 任何其它變壓器布置。雖然此實(shí)施例描述了用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的功 率系統(tǒng)和功率變換器，但理解本發(fā)明可普遍適用于其它類型的功率系 統(tǒng)、發(fā)電機(jī)和功率系統(tǒng)變換器。
可將變換器線程20-1到20-n的對應(yīng)相位到主變壓器25的變換器 側(cè)繞組25-l的輸入如圖6(圖7 )所示分別在點(diǎn)370(470 )、 375(475 )、 380 (480)保持結(jié)合在一起。由于發(fā)電機(jī)繞組305 (405 )對于各個(gè)變 換器線程是隔離的，因此，在發(fā)電機(jī)側(cè)變換器線程不再有電流連接， 由此防止在變換器線程之間在發(fā)電機(jī)側(cè)上的共模電流的流動。隨著變 換器線程之間流動的共模電流的消除，可消除共模電抗器，降低變換 器線程的成本、復(fù)雜性和大小。
用于向變換器提供電力輸入的發(fā)電機(jī)繞組的隔離可進(jìn)一步與輸出變壓器上用于變換器的并聯(lián)變換器線程的電輸出的繞組的隔離組合。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了 一種用于在將功率輸出從包括多 個(gè)并聯(lián)變換器線程的功率變換器系統(tǒng)供應(yīng)到負(fù)載的功率系統(tǒng)中消除 共模電流的方法。該方法可包括根據(jù)風(fēng)力渦輪控制器操作風(fēng)力渦輪發(fā)
電力網(wǎng)。方法還包括通過與供應(yīng)并聯(lián)變換器的其它線程的隔離的繞組 電隔離的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的隔離的繞組，將電力供應(yīng)到每個(gè)并聯(lián)變換 器線程。方法還包括使用風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的隔離的繞組供應(yīng)的電力操 作并聯(lián)變換器線程，以將電力供應(yīng)到電力網(wǎng)。
圖8示出在將功率輸出從包括多個(gè)并聯(lián)變換器線程的功率變換器 系統(tǒng)供應(yīng)到負(fù)載的功率系統(tǒng)中消除共模電流的方法的流程圖。初始步
驟510根據(jù)風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)控制器操作風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)，以用于通過 包括多個(gè)并聯(lián)變換器線程的變換器將電輸出供應(yīng)到電力網(wǎng)。步驟520 通過風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的隔離的繞組，將電力供應(yīng)到每個(gè)并聯(lián)變換器線 程。在步驟530中，變換器使用風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的隔離的繞組供應(yīng)的 電力來操作并聯(lián)變換器線程，以將電力供應(yīng)到電力網(wǎng)。在操作并聯(lián)變 換器線程中，用于變換器的控制器提供選通信號到并聯(lián)變換器線程的 半導(dǎo)體開關(guān)。并聯(lián)變換器線程進(jìn)行的選通可在交錯(cuò)或非交錯(cuò)模式中執(zhí) 行。
雖然在本文中描述了各種實(shí)施例，但從說明書將理解，其中可進(jìn) 行要素、變化或改進(jìn)的各種組合，并且在本發(fā)明的范圍內(nèi)。各部分列表
10功率系統(tǒng)
12風(fēng)力渦專侖
14風(fēng)力渦輪發(fā)電才幾
19變速箱
20功率變換器系統(tǒng)
20-1到20-n變換器線程
21負(fù)載(電力網(wǎng))
22變壓器
24變換器控制系統(tǒng)
25主變壓器
25-1相對變換器的主變壓器的輸入繞組
30發(fā)電機(jī)變換器橋
35 DC鏈路
40負(fù)載側(cè)橋
50發(fā)電機(jī)側(cè)扼流圈
55負(fù)載側(cè)扼流圈
60發(fā)電機(jī)側(cè)濾波器
110Tl一L一Ia
115Tl一GJa—
120 T2一G—la
125 T2—G—la
205發(fā)電^/L功率繞組
210功率繞組
211功率繞組
212功率繞組
215 Y形連接
230相位A
235相位B270結(jié)合點(diǎn)
275結(jié)合點(diǎn)
280結(jié)合點(diǎn)
305發(fā)電機(jī)功率繞組
310 3相Y形繞組
315 3相Y形繞組
320 3相Y形繞組
325 3相Y形繞組
340、 345、 350、 355 分別在3相繞組和變換器線程20-1 、 20-2、 20-3、 20-n之間的輸入連接
370在變換器線程和主變壓器輸入之間的連接點(diǎn) 375在變換器線程和主變壓器輸入之間的連接點(diǎn) 380在變換器線程和主變壓器輸入之間的連接點(diǎn) 405發(fā)電機(jī)功率繞組 410 3相三角繞組 415 3相三角繞組 420 3相三角繞組 425 3相三角繞組
440、 445、 450、 455 分別在3相繞組和變換器線程20-1 、 20-2、 20-3、 20-n之間的輸入連接
470在變換器線程和主變壓器輸入之間的連接點(diǎn) 475在變換器線程和主變壓器輸入之間的連接點(diǎn) 480在變換器線程和主變壓器輸入之間的連接點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用于向負(fù)載(21)提供輸出功率的功率系統(tǒng)(10)，所述系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)(14)，配置成對功率變換器系統(tǒng)(20)生成交流輸入功率；功率變換器系統(tǒng)(20)，耦合到所述發(fā)電機(jī)(14)并且互連以生成輸出功率，并將所述輸出功率提供給所述負(fù)載(21)，其中所述功率變換器系統(tǒng)(20)包括多個(gè)并聯(lián)變換器線程(20-1、20-2、20-3、20-n)；變換器控制系統(tǒng)(24)，耦合到所述功率變換器系統(tǒng)(20)并配置成驅(qū)動所述功率變換器系統(tǒng)(20)以降低所述輸出功率或所述交流輸入功率中的諧波分量；以及隔離部件(305)，用于從所述發(fā)電機(jī)(14)到所述功率變換器系統(tǒng)的所述輸入功率，適用于防止在所述并聯(lián)變換器線程(20-1、20-2、20-3、20-n)之間的共模電流循環(huán)。
2. 如權(quán)利要求1所述的功率系統(tǒng)(10)，所述功率變換器系統(tǒng)(20) 還包括用于所述輸入功率的隔離部件，包括在所述發(fā)電機(jī)(14)上的多 組隔離的功率繞組(310、 315、 320、 325 ),其中所述發(fā)電^L上的所 述多組隔離的功率繞組的每個(gè)繞組與所述多個(gè)并聯(lián)變換器線程(20-1 、 20-2、 20-3、 20-n)的對應(yīng)并聯(lián)變換器線程之一互連。
3. 如權(quán)利要求2所述的功率系統(tǒng)(10),其中所述發(fā)電機(jī)(14) 上的隔離的功率繞組的組包括三相功率繞組(305)，并且所述多個(gè) 并聯(lián)變換器線程(20-1、 20-2、 20-3、 20-n)中的每個(gè)包括三相功率輸 入(340、 345、 350、 355 )。
4. 如權(quán)利要求3所述的功率系統(tǒng)(10)，其中所述三相功率繞組 (305 )包括Y形連接的發(fā)電機(jī)功率輸出繞組(310、 315、 320、 325 )。
5. 如權(quán)利要求3所述的功率系統(tǒng)(10)，其中所述三相功率繞組 (305 )包括三角連接的發(fā)電機(jī)功率輸出繞組(410、 415、 420、 425 )。
6. 如權(quán)利要求3所述的功率系統(tǒng)(10)，其中所述三相功率繞組 (305 )包括星形連接的發(fā)電機(jī)功率輸出繞組。
7. 如權(quán)利要求3所述的功率系統(tǒng)(10)，其中所述發(fā)電機(jī)包括 風(fēng)力渦輪發(fā)電才幾(14)。
8. 如權(quán)利要求3所述的功率系統(tǒng)，其中所述負(fù)載包括電力網(wǎng) (21)。
9. 如權(quán)利要求3所述的功率系統(tǒng)，其中所述變換器控制系統(tǒng)(24) 根據(jù)交錯(cuò)控制方案來驅(qū)動所述功率變換器系統(tǒng)(20)的并聯(lián)變換器線 程(20-1、 20-2、 20畫3、 20-n)。
10. 如權(quán)利要求3所述的功率系統(tǒng)(10),其中所述變換器控 制系統(tǒng)(24) 4艮據(jù)非交錯(cuò)控制方案來驅(qū)動所述功率變換器系統(tǒng)(20) 的并聯(lián)變換器線程(20-1、 20-2、 20-3、 20-n)。
全文摘要
本發(fā)明具有利用多個(gè)隔離的發(fā)電機(jī)繞組的并聯(lián)變換器的風(fēng)力渦輪，通過利用風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)14上的隔離的功率繞組310、315、320、325，提供隔離風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)14的發(fā)電機(jī)側(cè)上變換器20的并聯(lián)變換器線程20-1、20-2、20-3、20-n的輸出340、345、350、344的系統(tǒng)和方法。此類隔離消除了變換器的并聯(lián)變換器線程20-1、20-2、20-3、20-n之間循環(huán)的共模電流，并且消除對共模電感器的需要。系統(tǒng)可靠性得到增強(qiáng)，并且總系統(tǒng)成本得以降低。
文檔編號H02J3/38GK101621208SQ20091015943
公開日2010年1月6日 申請日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者A·M·克洛多夫斯基, A·M·里特, R·G·沃戈納 申請人:通用電氣公司