风力发电系统的变频取电装置及风力发电系统的制作方法

1.本技术涉及风力发电技术领域，更具体地，涉及一种风力发电系统的变频取电装置及风力发电系统。


背景技术：

2.在现有的风力发电系统中，风力发电系统中的风力发电机组可以将风能转换为电能并输出，由风力发电机组输出的电能一方面可以输出到电网，另一方面也可以用于为风力发电系统内部的其他电气组件供电。然而，随着风电技术的发展，风力发电机组的类型越来越多样化，使得风力发电机组的输出电频率可能低于电气组件的用电频率，在此情况下，无法通过风力发电机组对风力发电系统内部的其他电气组件供电，使得可能需要另外的供电源，这不利于简化整个系统的结构，并且可能增加经济成本。
3.以海上风力发电场景为例，图1示出了高压交流送出方案，图2示出了高压柔性直流送出方案，图3示出了柔性低频送出方案。在图1和图2的方案中，风力发电机组的输出电均与风力发电系统内部的用电需求相同，因此，可以通过风力发电机组对风力发电系统内部的其他电气组件供电。然而，由于图3的柔性低频送出方案中风力发电机组为低频机组，其输出电的频率小于风力发电机组内部的用电需求，因此，内部用电系统无法使用风力发电机组的输出电。


技术实现要素：

4.鉴于现有的风力发电系统中在风力发电机组的输出电频率低于电气组件的用电频率的情况下无法通过风力发电机组对风力发电系统的电气组件供电的问题，本技术提供一种风力发电系统的变频取电装置及风力发电系统。
5.本技术的第一方面提供一种风力发电系统的变频取电装置，所述变频取电装置的输入侧连接到所述风力发电系统中的风力发电机组的交流母线，所述变频取电装置的输出侧连接到所述风力发电系统的电气组件，其中，所述变频取电装置包括整流电路、斩波升压电路和逆变电路，所述整流电路的输出侧连接到所述斩波升压电路的输入侧，所述斩波升压电路的输出侧连接到所述逆变电路的输入侧，其中，所述整流电路的输入侧相数为所述交流母线相数的n倍，所述n为大于或等于2的整数，所述斩波升压电路的桥臂的数量为3的整数倍，所述逆变电路的输出频率高于所述交流母线的频率。
6.可选地，所述逆变电路的桥臂的数量大于或等于2。
7.可选地，所述变频取电装置还包括移相变压器，所述移相变压器的输入侧作为所述变频取电装置的输入侧，其中，所述移相变压器的输出侧相数等于所述整流电路的输入侧相数。
8.可选地，所述移相变压器为隔离变压器。
9.可选地，所述变频取电装置还包括预充电保护电路，所述预充电保护电路的输入侧连接到所述移相变压器的输出侧，所述预充电保护电路的输出侧连接到所述整流电路的
输入侧。
10.可选地，所述整流电路为不控整流电路。
11.可选地，所述变频取电装置还包括机侧变压器，所述机侧变压器的输出侧作为所述变频取电装置的输出侧，其中，所述机侧变压器为隔离变压器。
12.可选地，所述变频取电装置还包括滤波电路，所述逆变电路连接到所述滤波电路，所述滤波电路的输出侧连接到所述机侧变压器的输入侧，其中，所述滤波电路为lc滤波电路。
13.本技术的第二方面提供一种风力发电系统，所述风力发电系统包括根据本技术的示例性实施例所述的变频取电装置。
14.可选地，所述风力发电系统包括低频风力发电机组，所述低频风力发电机组的交流母线的频率小于50赫兹。
15.根据本技术的风力发电系统的变频取电装置及风力发电系统，可以通过设置包括整流电路、斩波升压电路和逆变电路的变频取电装置，使得即使在风力发电机组的输出电频率低于电气组件的用电频率的情况下，也能够实现通过风力发电机组对风力发电系统内部的其他电气组件供电，从而可以简化整个风力发电系统的结构并且可以节约成本，并且，通过合理配置整流电路的输入侧相数、斩波升压电路的桥臂以及逆变电路的结构，还能够在实现供电的同时，降低谐波，改善供电的电能质量。
附图说明
16.图1是示出根据本技术的示例性实施例的风力发电输电方案的一示例的示意图。
17.图2是示出根据本技术的示例性实施例的风力发电输电方案的另一示例的示意图。
18.图3是示出根据本技术的示例性实施例的风力发电输电方案的再一示例的示意图。
19.图4是示出根据本技术的示例性实施例的风力发电系统的变频取电装置与风力发电机组的示意图。
20.图5是示出根据本技术的示例性实施例的风力发电系统的变频取电装置的示意性框图。
21.图6是示出根据本技术的示例性实施例的风力发电系统的变频取电装置的结构示意图。
22.附图标记：
23.11、21、31：风力发电机组，12、22、32：集电海缆，13：海上升压站，14、24、34：高压送出海缆，15、26、36：岸上并网系统，16、27、37：大电网系统，23：海上升压换流平台，25、35：岸上换流站，33：海上升压平台，41：叶片，42：发电机，43：整流单元，44：逆变单元，45：升压变电单元，100：变频取电装置，110：整流电路，120：斩波升压电路，130：逆变电路，131：上桥臂，132：下桥臂，140：移相变压器，150：预充电保护电路，160：机侧变压器，170：滤波电路。
具体实施方式
24.提供下面的具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的
全面理解。然而，在理解本技术的公开之后，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同物将是清楚的。例如，在此描述的操作的顺序仅是示例，并且不限于在此阐述的那些顺序，而是除了必须以特定的顺序发生的操作之外，可如在理解本技术的公开之后将是清楚的那样被改变。此外，为了更加清楚和简明，本领域已知的特征的描述可被省略。
25.在此描述的特征可以以不同的形式来实现，而不应被解释为限于在此描述的示例。相反，已提供在此描述的示例，以仅示出实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式，所述许多可行方式在理解本技术的公开之后将是清楚的。
26.如在此使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项中的任何一个以及任何两个或更多个的任何组合。
27.尽管在此可使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不应被这些术语所限制。相反，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分进行区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中所称的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可被称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
28.在说明书中，当元件(诸如，层、区域或基底)被描述为“在”另一元件上、“连接到”或“结合到”另一元件时，该元件可直接“在”另一元件上、直接“连接到”或“结合到”另一元件，或者可存在介于其间的一个或多个其他元件。相反，当元件被描述为“直接在”另一元件上、“直接连接到”或“直接结合到”另一元件时，可不存在介于其间的其他元件。
29.在此使用的术语仅用于描述各种示例，并不将用于限制公开。除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式也意在包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”说明存在叙述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
30.除非另有定义，否则在此使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与由本技术所属领域的普通技术人员在理解本技术之后通常理解的含义相同的含义。除非在此明确地如此定义，否则术语(诸如，在通用词典中定义的术语)应被解释为具有与它们在相关领域的上下文和本技术中的含义一致的含义，并且不应被理想化或过于形式化地解释。
31.此外，在示例的描述中，当认为公知的相关结构或功能的详细描述将引起对本技术的模糊解释时，将省略这样的详细描述。
32.如前面所述，随着风电技术的发展，风力发电机组的类型越来越多样化，使得风力发电机组的输出电频率可能低于电气组件的用电频率，从而可能无法通过风力发电机组对风力发电系统内部的其他电气组件供电。
33.对于风力发电的风能开发利用途径而言，绝大多数的风电开发利用场景均为陆地风电场，但是，随着风电技术的持续进步，近年来海上风电也得到了快速发展。下面将以海上风力发电场景为例进行说明。
34.图1示出了海上风力发电中的高压交流送出方案(下文中简称为hvac方案)的示例拓扑结构的示意图。具体来说，风电场内的风力发电机组11的输出电通过交流汇集输出，例如，输出电的电压可以为35千伏(kv)且其频率可以为50赫兹(hz)。风电场的输出电可以经由集电海缆12输送到海上升压站13，海上升压站13对接收到的电能进行升压，海上升压站13输出电的电压升高，而频率不变，例如在上述示例中，海上升压站13的输出电频率仍为
50hz。升压后的电能可以以例如110kv或220kv或更高的电压送出，其可以通过高压送出海缆14从海上输送到陆上，再经由岸上并网系统15输送到大电网系统16。
35.对于图1所示的hvac方案而言，其总体成本低，技术成熟、工程经验丰富，目前已经投运的绝大多数近海风电场均采用这种方案。然而，受到海缆系统充电电流的影响，当海上风电场离岸距离超过一定距离(例如，约60km)时，由于需要增设海上无功补偿站，因此hvac方案不再是最经济的方案。
36.图2示出了海上风力发电中的高压柔性直流送出方案(下文中简称为vsc-hvdc方案)的示例拓扑结构的示意图。具体来说，风电场内的风力发电机组21的输出电通过交流汇集输出，例如，输出电的电压可以为35kv且其频率可以为50hz。风电场的输出电可以经由集电海缆22输送到海上升压换流平台23，海上升压换流平台23对接收到的电能进行整流，经海上升压换流平台23整流后的直流电通过高压送出海缆24传输到岸上换流站25，然后经由岸上换流站25转换为50hz的交流电，再经由岸上并网系统26输送到大电网系统27。
37.与图1的hvac方案相比，图2所示的vsc-hvdc送出方案的成本指标在深远海场景下更优，例如在海上风电场离岸距离在一定范围(约60km～180km)内时，但是因海上换流平台综合成本，直流断路器成本和后期运维综合成本等原因，工程总体成本依然很高，不能满足海上风电“平价”发展的需求。此外，在该方案中，风电场内部的集电系统仍然跟常规hvac方案完全相同，只解决了输电环节的问题，无法解决集电部分的相关问题。
38.在海上风电的“平价”常态化即将来临之际，基于“风电机组单机降价空间已经触及到能力边界”这种工程现实情况，降低成本开始从单机降本转向系统设计降本。在此背景之下，又出现了海上风电的第三个技术路线，即：柔性低频送出方案(下文中简称为lf(low frequency)-hvdc方案)。
39.图3示出了海上风力发电中的lf-hvdc方案的示例拓扑结构的示意图。具体来说，风电场内的风力发电机组31的输出电通过低频交流汇集输出。风电场的输出电可以经由集电海缆32输送到海上升压平台33，海上升压平台33对接收到的低频交流电进行升压，并且以高压低频送出，其可以通过高压送出海缆34从海上输送到陆上，再经由岸上换流站35和岸上并网系统36输送到大电网系统37。
40.与图2的vsc-hvac方案相比，图3所示的lf-hvdc送出方案因取消了海上换流平台，从而大幅降低成本；与此同时，可以不受制于直流断路器的技术成熟度和成本限制，在离岸距离60km～180km的海上风电送出案例中，将具备显著的经济优势，满足海上风电“平价”发展需求。
41.从图1至图3可以看出，随着技术的发展，风力发电方案不断革新，整体上朝向性能与经济性向平衡的方向发展。然而，风力发电方案的革新也会相应地带来其他方面的问题。
42.例如，在图1和图2的示例中，风力发电机组的输出电均为50hz频率，而风力发电系统内部的用电需求也为50hz，因此，可以通过风力发电机组对风力发电系统内部的其他电气组件供电。
43.然而，由于在图3的示例中风力发电机组为低频机组，其输出电的频率小于50hz，例如为690v/20hz，而风力发电机组内部的用电需求可以为380v/50hz，因此，如果不将来自风力发电机组的交流母线的电从20hz频率变换成50hz频率且从690v电压变换成380v电压，则内部用电系统无法用电。
44.因此，一方面，为了实现系统方案的工程化落地，电源侧的技术障碍，需要研发低频风力发电机组；另一方面，相应地，随着低频风力发电机组的应用，低频风力发电机组的内部负荷用电所需的供电装置也需要开发。
45.此外，考虑到风电机组系统的经济性、运行可靠性和电网接入友好性需求，在实现通过风力发电机组对风力发电系统内部的电气组件供电的同时，一方面，在电网侧出现高/低电压故障情况下，风力发电机组对风力发电系统内部的电气组件的供电需要可靠、稳定运行，例如其各项涉网技术指标应满足gb/t 19963-2021的技术要求；另一方面，供应给内部电气组件的电的电能质量指标需要满足风电机组内部负荷的用电要求，例如，谐波畸变率等的影响到内部负荷和控制系统正常工作的电能质量技术指标。
46.鉴于此，根据本技术的示例性实施例提供一种风力发电系统的变频取电装置及风力发电系统，以解决上述问题中的至少一者。
47.根据本技术的第一方面，提供一种风力发电系统的变频取电装置，该变频取电装置例如可以用于诸如图3所述的包括低频风力发电机组的风力发电系统。这里，需要说明的是，尽管上文中以图1至图3为例描述了海上风力发电的输电方案，但是其仅是示例，根据本技术的实施例的变频取电装置不限于应用于海上场景，也可以应用于陆上场景等。
48.图4示出了根据本技术的示例性实施例的风力发电系统的变频取电装置与风力发电机组的示意图，图5示出了根据本技术的示例性实施例的风力发电系统的变频取电装置的示意性框图。
49.如图4所示，风力发电系统可以包括变频取电装置100和风力发电机组，变频取电装置100的输入侧可以连接到风力发电机组的交流母线，变频取电装置100的输出侧可以连接到风力发电系统的电气组件，即图4所示的内部用电系统。这里，尽管图4示出了各交流电电压及频率，但是其仅是为了便于直观理解变频取电装置的作用所给出的示例，可以理解的是，根据本技术的示例性实施例的变频取电装置也可以应用于其他参数的风力发电系统中。
50.如图5所示，根据本技术的示例性实施例的变频取电装置100可以包括整流电路110、斩波升压电路120和逆变电路130。
51.整流电路110的输出侧可以连接到斩波升压电路120的输入侧，斩波升压电路120的输出侧可以连接到逆变电路130的输入侧，逆变电路130用于实现直流对交流的逆变功能，逆变电路130的输出频率可以高于交流母线的频率。如此，变频取电装置100可以实现对来自风力发电机组的交流母线的电的升频。
52.上述变频取电装置100可以对来自风力发电机组的交流母线的电进行变频和变压，并且将变频和变压后的电提供给风力发电系统内部用电系统，使得即使在诸如图3所示的风力发电机组的输出电频率低于电气组件的用电频率的情况下，也能够实现通过风力发电机组对风力发电系统内部的其他电气组件供电，从而可以简化整个风力发电系统的结构并且可以节约成本。
53.作为示例，如图4所示，风力发电机组可以包括叶片41、发电机42、整流单元43、逆变单元44以及升压变电单元45，其中，风力发电机组的交流母线上可以设置有第一母线开关q1和第二母线开关q2。作为示例，从风力发电机组的交流母线可以输出690v电压且20hz频率的交流电，而风力发电系统的内部用电系统的用电需求可以为380v电压且50hz频率的
交流电。如此，通过变频取电装置100，可以对来自风力发电机组的交流母线的交流电变频变压并且输送给内部用电系统。
54.根据本技术的示例性实施例，整流电路110的输入侧相数可以为风力发电机组的交流母线相数的n倍，n为大于或等于2的整数，例如，可以通过诸如移相器对来自交流母线的交流电进行变换后输入到整流电路110，然而，对交流电的相数变换方式不限于此，也可以采用其他任意方式来实现，例如通过下文中将描述的移相变压器140来实现。
55.此外，斩波升压电路120的桥臂的数量可以为3的整数倍，例如如图6所示包括3个桥臂，但是其不限于此也可以包括6个桥臂或更多个桥臂。斩波升压电路120的每个桥臂可以包括开关t、二极管d和电感l，其中，二极管d和电感l可以串联连接在斩波升压电路120的输入侧和输出侧之间，开关t的一端连接到二极管d和电感l之间的连接线，开关t的另一端连接到斩波升压电路120的输入侧和输出侧之间。这里，作为示例，开关t可以是绝缘栅双极型晶体管(igbt)。
56.如此，通过设置整流电路的输入侧相数与交流母线相数之间的关系实现多重整流，并且通过采用多桥臂的斩波升压电路，可以在实现自供电的同时，通过使用多重整流与多桥臂斩波升压电路相结合的多重化换流方案，可以在实现通过风力发电机组对风力发电系统内部的其他电气组件供电的同时，还能够逐步降低谐波成本，更好地抑制谐波，保证风电机侧负荷侧优质电源质量，为风力发电机组内部负荷提供优质电能。
57.图6示出了根据本技术的示例性实施例的风力发电系统的变频取电装置的结构示意图。如图6所示，整流电路110可以为不控整流电路，例如可以为基于二极管的不控整流电路。具体来说，整流电路110可以包括并联连接的多个二极管单元，二极管单元的数量可以等于整流电路的输入侧相数。每个二极管单元包括两个串联连接的二极管，每个二极管单元的两个二极管之间的连接点作为整流电路的一相输入。
58.在图6的实施例中，可以采用双3相(即，6个绕组互差60度，而并非120度)不控整流电路与三重交错并联斩波升压电路(即，互差120度)的拓扑结构，从而可以有效降低电感耐流值，稳定输出侧直流电压，与此同时，这样的拓扑结构还可以降低直流电压纹波，改善装备输出侧电能质量。然而，图6仅是一示例，本技术不限于此，例如，整流电路也可以为主动整流电路，诸如基于igbt绝缘栅双极型晶体管的整流电路，又例如整流电路的脉波数量或者相数也可以增加。
59.此外，逆变电路130可以通过逆变脉宽调制改变输出频率。作为示例，逆变电路130的桥臂的数量可以大于或等于2。如此，可以实现多重整流、多桥臂斩波升压电路与多桥臂逆变电路相结合的进一步的多重化换流方案，从而可以进一步降低谐波成本，改善换流后的电能质量，为风力发电机组内部负荷提供优质电能。
60.如图6所示，逆变电路130可以采用互差180度的二重交错并联逆变结构，从而可有效降低谐波。
61.具体来说，逆变电路130可以包括多个桥臂单元和多个电感，桥臂单元与电感一一对应地连接。每个桥臂单元可以包括串联连接的上桥臂131和下桥臂132，多个桥臂单元彼此并联。与桥臂单元对应的电感的一端可以连接到上桥臂131和下桥臂132之间，其另一端可以连接到逆变电路130的输出侧。每个桥臂可以包括并联连接的igbt和二极管。采用如图6所示的上下双重桥臂的交错并联逆变结构，可以有效降低变频取电装置100的输出侧谐
波，进一步改善电能质量。
62.作为示例，如图5所示，变频取电装置100还可以包括移相变压器140。移相变压器140的输入侧可以作为变频取电装置100的输入侧，其中，移相变压器140的输出侧相数可以等于整流电路110的输入侧相数，例如可以为6个，然而，本技术不限于此，移相变压器140可以根据实际需要进一步增加输出侧相数(例如，通过增加绕组数量)，例如9个、12个等。
63.移相变压器140的输出侧相数可以是其输入侧相数(或者，风力发电机组的交流母线的相数)的整数倍，从而可以实现后端整流电路的多脉波整流，例如9个、12个绕组的移相变压器140可以分别对应18脉波、24脉波整流。
64.这里，可以根据风电机组侧的电能质量指标来反推并确定绕组数量的增加和脉波数的增加所带来的成本增加与性能之间的最优平衡值。例如，如图5所示的移相变压器140为输出相互交错移相的六相绕组，使得后端整流电路能够输出12脉波直流电压，降低直流电压纹波，为整个系统风电机组侧电能质量提供贡献。
65.此外，移相变压器140可以对来自交流母线的电压进行降压，例如，可以将690v电压变为400v电压，从而可以有利于降低后端变频器的综合成本。
66.作为示例，移相变压器140可以为隔离变压器，以起到双侧隔离的作用，从而实现变压器双侧的电气隔离，避开电网侧高电压和谐波等异常电气量注入，使得即使在电网侧出现高/低电压故障情况下，也能确保风力发电机组对风力发电系统内部的电气组件的供电可靠、稳定运行，例如可以满足gb/t19963-2021的技术要求。
67.作为示例，如图5所示，变频取电装置100还可以包括预充电保护电路150。预充电保护电路150的输入侧可以连接到移相变压器140的输出侧，预充电保护电路150的输出侧可以连接到整流电路110的输入侧。通过设置预充电保护电路150，可以当变频取电装置100对供电系统侧上电时，避免接入点和直流电容之间的阻抗很小、使得整流电路110中的直流电容相当于短路、从而可能会引起非常大的瞬时大电流的风险，提高装备安全性，防止大电流损坏设备。
68.图6中示出了预充电保护电路150的具体结构，如图6所示，预充电保护电路150可以基于串联电阻形成，具体地，预充电保护电路150可以包括保护电阻r、第一开关k1和第二开关k2，保护电阻r与第一开关k1串联，第二开关k2与串联连接的保护电阻r、第一开关k1并联。在对用电系统上电前，可以闭合第一开关k1，实现预充电；在预充电完成后，可以闭合第二开关k2，对用电系统上电。如此，基于串联电阻的预充电保护电路的技术成熟可靠且成本较低。
69.作为示例，如图5所示，变频取电装置100还可以包括机侧变压器160，机侧变压器160的输出侧可以作为变频取电装置100的输出侧。这里，机侧变压器160可以为隔离变压器。这里，机侧变压器160可以起到双侧电气隔离的作用，其与移相变压器140结合使用，可以实现变频取电装置100的输出侧、输出侧均双侧电气隔离，进一步避开来自电网侧各种工况对风电机组内部负荷的影响，例如避开电网侧电能质量改变对风电机组内部负荷的影响。
70.作为示例，如图5所示，变频取电装置100还可以包括滤波电路170，逆变电路130的输出侧可以连接到滤波电路170的输入侧，滤波电路170的输出侧可以连接到机侧变压器160的输入侧。
71.作为示例，滤波电路170可以为lc滤波电路。这里，通过将lc滤波电路与机侧变压器160结合使用，可以兼顾风电机组侧(即，变频取电装置100的输出侧)隔离变压器电感值，进一步降低输出侧总谐波畸变率，为风电机侧负荷提供合格的电源。
72.需要说明的是，尽管在上面各个示例中以示例的方式描述了变频取电装置中的诸如整流电路、斩波升压电路、逆变电路、移相变压器、机侧变压器、预充电电路、滤波电路等的组件，但是本技术的实施例不限于此，这些组件也可以以其他方式形成，只要能够实现其相应的功能即可。
73.根据本技术的第二方面，提供一种风力发电系统，该风力发电系统可以包括上文中描述的变频取电装置。
74.作为示例，该风力发电系统可以是如图3所示的海上风力发电系统。
75.此外，风力发电系统还可以包括低频风力发电机组，所谓低频风力发电机组可以指的是交流母线的频率小于50hz的风力发电机组，例如，低频风力发电机组的交流母线的频率可以为20hz，或者在50hz的1/3频率附近的任意频率。
76.这里，根据本技术的示例性实施例的变频取电装置应用于面向海上风电全lf-hvdc送出方案，可以实现根据风电机组的内部用电需求，从低频风电系统取电，例如，实现从20hz的系统获取到风电机组内部的50hz负荷用能所需的变频取电。基于这样的变频取电装置，使得诸如图3所示的低频风电机组方案具备技术可行性，解决了在风电技术发展中出现的技术障碍。
77.根据本技术示例性实施例的风力发电系统的变频取电装置及风力发电系统，采用双重不可控整流、三重斩波升压和双重逆变相结合的多重化换流方案，逐步降低谐波成本，保证风电机侧负荷侧优质电源质量，为风电机组内部负荷提供优质电能。
78.此外，根据本技术示例性实施例的风力发电系统的变频取电装置及风力发电系统，使用基于二极管的不控整流方案，成本低、尺寸小、控制相对简单。
79.此外，根据本技术示例性实施例的风力发电系统的变频取电装置及风力发电系统，通过采用移相变压器，能够实现其后端的多脉不可控波整流。
80.此外，根据本技术示例性实施例的风力发电系统的变频取电装置及风力发电系统，通过双侧的隔离变压器实现电网侧与风电机组内部负荷之间的电气隔离，提高安全性。
81.本技术所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本技术的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本技术的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本技术的各方面。
82.此外，还需要说明的是，尽管上面参照具体附图描述了风力发电系统的变频取电装置及风力发电系统的各部件的各示例，但是应理解的是，本技术的实施方式不限于示例中给出的组合，不同附图中出现的部件可以相结合，在此不作出穷举。
83.以上对本技术的具体实施方式进行了详细描述，虽然已表示和描述了一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本技术的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行修改和变型，这些修改和变型也应在本技术的权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种风力发电系统的变频取电装置，其特征在于，所述变频取电装置的输入侧连接到所述风力发电系统中的风力发电机组的交流母线，所述变频取电装置的输出侧连接到所述风力发电系统的电气组件，其中，所述变频取电装置包括整流电路、斩波升压电路和逆变电路，所述整流电路的输出侧连接到所述斩波升压电路的输入侧，所述斩波升压电路的输出侧连接到所述逆变电路的输入侧，其中，所述整流电路的输入侧相数为所述交流母线相数的n倍，所述n为大于或等于2的整数，所述斩波升压电路的桥臂的数量为3的整数倍。2.根据权利要求1所述的变频取电装置，其特征在于，所述逆变电路的桥臂的数量大于或等于2。3.根据权利要求1所述的变频取电装置，其特征在于，所述变频取电装置还包括移相变压器，所述移相变压器的输入侧作为所述变频取电装置的输入侧，其中，所述移相变压器的输出侧相数等于所述整流电路的输入侧相数。4.根据权利要求3所述的变频取电装置，其特征在于，所述移相变压器为隔离变压器。5.根据权利要求3所述的变频取电装置，其特征在于，所述变频取电装置还包括预充电保护电路，所述预充电保护电路的输入侧连接到所述移相变压器的输出侧，所述预充电保护电路的输出侧连接到所述整流电路的输入侧。6.根据权利要求1所述的变频取电装置，其特征在于，所述整流电路为不控整流电路。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的变频取电装置，其特征在于，所述变频取电装置还包括机侧变压器，所述机侧变压器的输出侧作为所述变频取电装置的输出侧，其中，所述机侧变压器为隔离变压器。8.根据权利要求7所述的变频取电装置，其特征在于，所述变频取电装置还包括滤波电路，所述逆变电路连接到所述滤波电路，所述滤波电路的输出侧连接到所述机侧变压器的输入侧，其中，所述滤波电路为lc滤波电路。9.一种风力发电系统，其特征在于，所述风力发电系统包括根据权利要求1-8中的任一项所述的变频取电装置。10.根据权利要求9所述的风力发电系统，其特征在于，所述风力发电系统还包括低频风力发电机组，所述低频风力发电机组的交流母线的频率小于50赫兹。

技术总结
本申请提供一种风力发电系统的变频取电装置及风力发电系统，所述变频取电装置包括整流电路、斩波升压电路和逆变电路，所述整流电路的输出侧连接到所述斩波升压电路的输入侧，所述斩波升压电路的输出侧连接到所述逆变电路的输入侧，其中，所述整流电路的输入侧相数为所述交流母线相数的n倍，所述n为大于或等于2的整数，所述斩波升压电路的桥臂的数量为3的整数倍。根据本申请的风力发电系统的变频取电装置及风力发电系统解决了无法通过风力发电机组对风力发电系统的电气组件供电的问题，能够简化整个风力发电系统的结构、节约成本并且改善电能质量。改善电能质量。改善电能质量。


技术研发人员：艾斯卡尔 郭锋 李岩 邹宏亮 庞宇刚 高宇骋 王雪燕
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司台州供电公司
技术研发日：2022.10.31
技术公布日：2023/7/28