用于双馈感应发电机式风力涡轮系统的功率转换器
阅读：965发布：2020-05-13
专利汇可以提供用于双馈感应发电机式风力涡轮系统的功率转换器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且包括了用于在 风 力 涡轮 系统中使用的功率转换器。例如， 风力 涡轮系统可包括具有 定子 和 转子 的风驱动式双馈感应发 电机 。定子配置成在风力涡轮系统的定子总线上提供中压交流功率。风力涡轮系统包括功率转换器，其配置成使由转子提供的低压交流功率转换成适合于提供给 电网 的中压多相交流输出功率。功率转换器包括多个转换模 块 。各转换模块包括多个桥式 电路 。各桥式电路包括 串联 耦合的多个 碳 化 硅 开关 装置。各转换模块配置成在风力涡轮系统的线路总线上提供中压多相交流输出功率的单相。，下面是用于双馈感应发电机式风力涡轮系统的功率转换器专利的具体信息内容。
1.一种风力涡轮系统，包括：
风驱动式双馈感应发电机，其具有定子和转子，所述定子耦合到电网，所述定子配置成在所述风力涡轮系统的定子总线上提供中压交流功率；以及
功率转换器，其配置成使由所述转子提供的低压交流功率转换成适合于提供给所述电网的中压多相交流输出功率，所述功率转换器包括多个转换模块，各转换模块包括多个桥式电路，各桥式电路包括串联耦合的多个碳化硅开关装置；
其中，各转换模块配置成在所述风力涡轮系统的线路总线上提供所述中压多相交流输出功率的单相。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮系统，其特征在于，各转换模块包括耦合到一个或多个桥式电路的一个或多个隔离变压器。
3.根据权利要求2所述的风力涡轮系统，其特征在于，至少一个转换模块包括多绕组式隔离变压器，所述多绕组式隔离变压器具有所述多绕组式隔离变压器的低压侧上的单个绕组和中压侧上的多个绕组。
4.根据权利要求3所述的风力涡轮系统，其特征在于，所述多绕组式隔离变压器的所述中压侧上的各绕组耦合到所述至少一个转换模块的一个或多个桥式电路。
5.根据权利要求4所述的风力涡轮系统，其特征在于，所述多绕组式隔离变压器的所述低压侧上的所述单个绕组耦合到所述至少一个转换模块的一个或多个桥式电路。
6.根据权利要求1所述的风力涡轮系统，其特征在于，各转换模块包括一个或多个模块分支。
7.根据权利要求6所述的风力涡轮系统，其特征在于，至少一个转换模块包括两个或更多个模块分支，并且其中，所述两个或更多个模块分支在所述转换模块的低压侧上并联耦合在一起，并且在所述转换模块的中压侧上串联耦合在一起。
8.根据权利要求1所述的风力涡轮系统，其特征在于，所述功率转换器是包括转子侧转换器和线路侧转换器的两级式功率转换器。
9.根据权利要求8所述的风力涡轮系统，其特征在于，所述多个转换模块形成所述线路侧转换器的部分。
10.根据权利要求8所述的风力涡轮系统，其特征在于，所述多个转换模块形成所述转子侧转换器的部分。
11.一种用于在具有转子和定子的双馈感应发电机式风力涡轮系统中使用的功率转换器，所述定子配置成耦合到电网，所述定子配置成在所述风力涡轮系统的定子总线上提供中压交流功率，所述功率转换器包括：
多个转换模块，各转换模块包括多个桥式电路，各桥式电路包括串联耦合的多个碳化硅开关装置；
其中，所述功率转换器配置成使由所述转子提供的低压交流功率转换成适合于提供给所述电网的中压多相交流输出功率，并且其中，各转换模块配置成在所述风力涡轮系统的线路总线上提供所述中压多相交流输出功率的单相。
12.根据权利要求11所述的功率转换器，其特征在于，各转换模块包括耦合到一个或多个桥式电路的一个或多个隔离变压器。
13.根据权利要求12所述的功率转换器，其特征在于，至少一个转换模块包括多绕组式隔离变压器，所述多绕组式隔离变压器具有所述多绕组式隔离变压器的低压侧上的单个绕组和中压侧上的多个绕组。
14.根据权利要求13所述的功率转换器，其特征在于，所述多绕组式隔离变压器的所述中压侧上的各绕组耦合到所述至少一个转换模块的一个或多个桥式电路。
15.根据权利要求14所述的功率转换器，其特征在于，所述多绕组式隔离变压器的所述低压侧上的所述单个绕组耦合到所述至少一个转换模块的一个或多个桥式电路。
16.根据权利要求11所述的功率转换器，其特征在于，各转换模块包括一个或多个模块分支。
17.根据权利要求16所述的功率转换器，其特征在于，至少一个转换模块包括两个或更多个模块分支，并且其中，所述两个或更多个模块分支在所述转换模块的低压侧上并联耦合在一起，并且在所述转换模块的中压侧上串联耦合在一起。
18.根据权利要求11所述的功率转换器，其特征在于，所述功率转换器是包括转子侧转换器和线路侧转换器的两级式功率转换器。
19.根据权利要求18所述的功率转换器，其特征在于，所述多个转换模块形成所述线路侧转换器的部分。
20.一种功率转换系统，包括：
多个转换模块，各转换模块包括多个桥式电路和耦合到所述桥式电路中的至少两个的隔离变压器，其中，各桥式电路包括串联耦合的多个开关装置；
其中，所述功率转换系统配置成使由双馈感应发电机提供的低压交流功率转换成适合于提供给交流功率系统的中压多相交流输出功率，并且其中，各转换模块配置成在与所述功率转换系统相关联的线路总线上提供所述中压多相交流输出功率的单相。
用于双馈感应发电机式风力涡轮系统的功率转换器
技术领域
背景技术
[0002] 风力涡轮已作为可再生能源而受到越来越多的关注。风力涡轮使用风来生成电力。风使连接到转子的多个叶片转动。由风引起的叶片的自旋使转子的轴(其连接到生成电力的发电机)自旋。某些风力涡轮系统包括用以使风能转换成适合于输出到电网的电功率的双馈感应发电机(DFIG)。DFIG典型地连接到调节电功率在DFIG与电网之间的流动的转换器。更特别地，转换器允许风力涡轮在电网频率下输出电功率，而不管风力涡轮叶片的旋转速度如何。
[0003] 典型的DFIG系统包括具有转子和定子的风驱动式DFIG。DFIG的定子通过定子总线而耦合到电网。功率转换器用于使DFIG的转子耦合到电网。功率转换器可为包括转子侧转换器和线路侧转换器二者的两级式功率转换器。转子侧转换器可经由转子总线来从转子接收交流(AC)功率，并且可使AC功率转换成DC功率。线路侧转换器然后可使DC功率转换成具有适合的输出频率(诸如，电网频率)的AC功率。AC功率经由线路总线来提供给电网。辅助功率馈送装置可耦合到线路总线，以为在风力涡轮系统中使用的构件(诸如，风力涡轮系统的风扇、泵、电动机以及其它构件)提供功率。
[0004] 典型的DFIG系统包括具有中压初级绕组(例如，6KVAC、12 KVAC等)和低压次级绕组(例如，575VAC、690VAC等)的双绕组式变压器，以使DFIG系统耦合到电网。如本文中所使用的那样，用语“低压”可指代小于或等于1.5 kV的电压，并且，用语“中压”可指代大于1.5 kV并且小于100 kV的电压。例如，图1描绘了具有这样的双绕组式变压器252的示例性DFIG系统250。如显示的那样，变压器252的高压初级绕组254可耦合到高压电网184。定子总线256可提供来自DFIG 258的定子的AC功率，并且线路总线260可提供来自可耦合到变压器
252的低压次级绕组264的功率转换器262的AC功率。在系统250中，DFIG 258的定子的输出功率和功率转换器262的输出功率在大致相同的电压下被操作，并且在低压下组合到单个变压器次级绕组中。
252的低压次级绕组264的功率转换器262的AC功率。在系统250中，DFIG 258的定子的输出功率和功率转换器262的输出功率在大致相同的电压下被操作，并且在低压下组合到单个变压器次级绕组中。
[0005] 一些DFIG系统已包括用以使DFIG系统耦合到电网的三绕组式变压器。三绕组式变压器可具有耦合到电网的中压(例如，大于12 KVAC)初级绕组、耦合到定子总线的中压(例如，6 KVAC)次级绕组，以及耦合到线路总线的低压(例如，575VAC、690VAC等)辅助绕组。在输出功率增加的系统(例如，3 MW系统)中，三绕组式变压器布置可为优选的，这是因为其减小了定子总线和DFIG的定子侧上的其它构件(诸如，定子同步开关)中的电流。
[0006] 这样的变压器可用于使由功率转换器经由线路总线来提供的低压提高到适合于输出到电网的中压。然而，变压器可为昂贵的，并且可对DFIG系统的总体尺寸造成相当大的影响。发明内容
[0007] 本公开的实施例的方面和优点将在以下描述中得到部分阐述，或可根据描述而认识到，或可通过实践实施例而认识到。
[0008] 本公开的一个示例性实施例涉及一种风力涡轮系统。风力涡轮系统包括具有定子和转子的风驱动式双馈感应发电机。定子耦合到电网。定子配置成在风力涡轮系统的定子总线上提供中压交流功率。风力涡轮系统进一步包括功率转换器，其配置成使由转子提供的低压交流功率转换成适合于提供给电网的中压多相交流输出功率。功率转换器包括多个转换模块。各转换模块包括多个桥式电路。各桥式电路包括串联耦合的多个碳化硅开关装置。各转换模块配置成在风力涡轮系统的线路总线上提供中压多相交流输出功率的单相。
[0009] 本公开的另一示例性方面涉及一种功率转换器，其用于在具有转子和定子的双馈感应发电机式风力涡轮系统中使用。定子配置成耦合到电网。定子配置成在风力涡轮系统的定子总线上提供中压交流功率。功率转换器包括多个转换模块。各转换模块包括多个桥式电路。各桥式电路包括串联耦合的多个碳化硅开关装置。功率转换器配置成使由转子提供的低压交流功率转换成适合于提供给电网的中压多相交流输出功率。各转换模块配置成在风力涡轮系统的线路总线上提供中压多相交流输出功率的单相。
[0010] 本公开的又一示例性方面涉及一种包括多个转换模块的功率转换系统。各转换模块包括多个桥式电路和耦合到桥式电路中的至少两个的隔离变压器。各桥式电路包括串联耦合的多个开关装置。功率转换系统配置成使由双馈感应发电机提供的低压交流功率转换成适合于提供给交流功率系统的中压多相交流输出功率。各转换模块配置成在与功率转换系统相关联的线路总线上提供中压多相交流输出功率的单相。
附图说明
[0013] 在参考附图的说明书中阐述了实施例的针对本领域普通技术人员的详细讨论，在附图中：图1描绘了示例性DFIG式风力涡轮系统；
图2描绘了根据本公开的示例性实施例的示例性DFIG式风力涡轮系统；
图3描绘了根据本公开的示例性实施例的示例性功率转换器；
图4描绘了根据本公开的示例性实施例的示例性DFIG式风力涡轮系统；
图5描绘了根据本公开的示例性实施例的示例性功率转换器；
图6描绘了根据本公开的示例性实施例的示例性转换器；
图7描绘了根据本公开的示例性实施例的示例性功率转换器。
图2描绘了根据本公开的示例性实施例的示例性DFIG式风力涡轮系统；
图3描绘了根据本公开的示例性实施例的示例性功率转换器；
图4描绘了根据本公开的示例性实施例的示例性DFIG式风力涡轮系统；
图5描绘了根据本公开的示例性实施例的示例性功率转换器；
图6描绘了根据本公开的示例性实施例的示例性转换器；
图7描绘了根据本公开的示例性实施例的示例性功率转换器。
具体实施方式
[0014] 现在将详细地参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。各示例作为本发明的阐释而非本发明的限制来提供。实际上，对本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下可在本发明中作出多种修改和变型。例如，示出或描述为一个实施例的部分的特征可与另一实施例一起用于产生另外的其它实施例。因此，意图的是，本发明涵盖如归入所附权利要求书及其等同体的范围内的这样的修改和变型。
[0015] 本公开的示例性方面涉及用于在双馈感应发电机(DFIG)系统中使用的功率转换器。特别地，本公开的示例性方面涉及能够使低压(LV)直流(DC)电压转换成中压(MV)交流(AC)电压的功率转换器。DFIG系统可包括具有转子和定子的风驱动式双馈感应发电机。功率转换器可用于使双馈感应发电机的转子耦合到电网。在一些实施方式中，功率转换器可为包括通过DC链路而耦合在一起的转子侧转换器和线路侧转换器的两级式功率转换器。在一些实施方式中，功率转换器可为单级式转换器。功率转换器(例如，转子侧转换器和/或线路侧转换器)可包括并联耦合的多个桥式电路。桥式电路中的各个可包括彼此串联耦合的成对的开关装置。例如，在一些实施方式中，开关装置的至少子集可为碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。在一些实施方式中，开关装置的至少子集可为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。可例如使用提供给开关装置的栅极定时(gate timing)命令来控制桥式电路，以将期望的输出提供给电网。
[0016] 根据本公开的示例性方面，功率转换器可包括多个功率转换模块。各功率转换模块可与多相(例如，三相)AC功率的单相相关联。以此方式，功率转换模块的数量可对应于多相AC功率中的相的数量。各功率转换模块可包括一个或多个模块分支。模块分支可包括并联耦合的多个桥式电路。模块分支可进一步包括耦合到桥式电路的至少子集的隔离变压器。模块分支可在转换模块的LV侧上彼此并联耦合，并且在转换模块的MV侧上彼此串联耦合。
[0017] 特别地，模块分支可配置成使LV DC输入功率转换成MV AC输出功率并且在DFIG系统的线路总线上提供MV AC输出功率。例如，SiC MOSFET可在足以允许在模块分支中的各个内实施小型隔离变压器的频率下开关。隔离变压器可取决于功率流过模块分支的方向而配置为升压或降压变压器。更特别地，面向模块分支的MV侧的变压器绕组可具有数量比面向模块分支的LV侧的变压器绕组更多的线匝。可至少部分地基于电网电压和/或由DFIG转子提供的电压来选择变压器的特定配置。
[0018] 各模块分支促成MV AC输出的至少部分。以此方式，可至少部分地基于期望的AC输出来确定各转换模块中的模块分支的数量。在一些实施方式中，转换模块可为可替换的单元，使得可通过如期望的那样添加或移除转换模块单元来以模块化的方式实施功率转换器。例如，转换模块可配置为能够通过一个或多个接口构件而选择性地耦合到功率转换器的独立的单元。以此方式，风力涡轮系统的技术人员或用户可通过经由接口构件来使模块耦合到系统而添加或移除模块。
[0019] 在DFIG系统内实施根据本公开的示例性方面的功率转换器可允许使线路总线直接耦合到MV定子总线，而不需要变压器(例如，50 Hz的变压器或60 Hz的变压器)来使线路总线电压转换成适合于电网的MV。以此方式，50/60 Hz的变压器可由各模块分支中的较低频率的较小的变压器替换。这样的较小的模块分支变压器可允许总体减小DFIG系统的尺寸。另外，将SiC MOSFET用作功率转换器中的开关装置可经由例如相对于IGBT开关装置而提高的开关频率和减少的开关损耗来提高功率转换器的效率。将认识到，任何适合的高频率的开关装置都可用于提供提高的开关频率。
[0020] 现在参考附图，将更详细地讨论本公开的示例性方面。例如，图2描绘了示例性DFIG式风力涡轮系统100。出于说明和讨论的目的，将参考图2的示例性DFIG式风力涡轮系统100来讨论本公开。使用本文中所提供的公开的本领域普通技术人员应当理解，本公开的方面还可适用于其它系统中。
[0021] 在示例性系统100中，转子106包括多个转子叶片108，这些转子叶片108联接到旋转毂110并且一起限定螺旋桨。螺旋桨联接到任选的齿轮箱118，齿轮箱118继而联接到发电机120。根据本公开的方面，发电机120是双馈感应发电机(DFIG)120。
[0022] DFIG 120典型地耦合到定子总线154，并且经由转子总线156来耦合到功率转换器162。定子总线提供来自DFIG 120的定子的输出多相功率(例如，三相功率)，并且转子总线
156提供DFIG 120的输出多相功率(例如，三相功率)。功率转换器162可为配置成将输出功率提供给电网184和/或从电网184接收功率的双向功率转换器。如显示的那样，DFIG 120经由转子总线156来耦合到转子侧转换器166。转子侧转换器166耦合到线路侧转换器168，线路侧转换器168继而耦合到线路侧总线188。
156提供DFIG 120的输出多相功率(例如，三相功率)。功率转换器162可为配置成将输出功率提供给电网184和/或从电网184接收功率的双向功率转换器。如显示的那样，DFIG 120经由转子总线156来耦合到转子侧转换器166。转子侧转换器166耦合到线路侧转换器168，线路侧转换器168继而耦合到线路侧总线188。
[0023] 在示例性配置中，转子侧转换器166和线路侧转换器168配置成用于将SiC MOSFET和/或IGBT用作开关装置的三相脉冲宽度调制(PWM)布置中的正常操作模式。在一些实施方式中，如将关于图3而更详细地讨论的那样，转子侧转换器166和/或线路侧转换器168可包括各自与多相功率的输出相相关联的多个转换模块。转子侧转换器166和线路侧转换器168可经由DC链路电容器138所横跨的DC链路136来耦合。
[0024] 功率转换器162可耦合到控制器174，以控制转子侧转换器166和线路侧转换器168的操作。应当注意的是，在典型的实施例中，控制器174配置为功率转换器162与控制系统176之间的接口。
[0025] 在操作中，在DFIG 120处通过使转子106旋转而生成的功率经由双路径来提供给电网184。双路径由定子总线154和转子总线156限定。在定子总线侧154上，将正弦多相(例如，三相)提供给电网。特别地，经由定子总线154来提供的AC功率可为MV AC功率。在转子总线侧156上，将正弦多相(例如，三相)AC功率提供给功率转换器162。特别地，经由转子总线156来提供给功率转换器162的AC功率可为LV AC功率。转子侧功率转换器166使从转子总线
156提供的LV AC功率转换成DC功率，并且将DC功率提供给DC链路136。在转子侧功率转换器
166的并联桥式电路中使用的开关装置(例如，SiC MOSFET和/或IGBT)可被调制，以使从转子总线156提供的AC功率转换成适合于DC链路136的DC功率。这样的DC功率可为LV DC功率。
156提供的LV AC功率转换成DC功率，并且将DC功率提供给DC链路136。在转子侧功率转换器
166的并联桥式电路中使用的开关装置(例如，SiC MOSFET和/或IGBT)可被调制，以使从转子总线156提供的AC功率转换成适合于DC链路136的DC功率。这样的DC功率可为LV DC功率。
[0026] 线路侧转换器168使DC链路136上的LV DC功率转换成适合于电网184的MV AC功率。特别地，在线路侧功率转换器168的桥式电路中使用的开关装置(例如，SiC MOSFET)可被调制，以使DC链路136上的DC功率转换成线路侧总线188上的AC功率。另外，耦合到桥式电路中的一个或多个的一个或多个隔离变压器可配置成使电压升高至MV电压。来自功率转换器162的MV AC功率可与来自DFIG 120的定子的MV功率组合，以提供具有基本上维持于电网184的频率(例如，50 Hz/60 Hz)下的频率的多相功率(例如，三相功率)。以此方式，MV线路侧总线188可耦合到MV定子总线154以提供这样的多相功率。
[0027] 多种电路断路器和开关(诸如，电网断路器182、定子同步开关158等)可被包括在系统100中，以用于在连接到电网184和从电网184断开的期间如对于DFIG 120的正常操作而言必要的那样使多种构件隔离。以此方式，这样的构件可配置成例如当电流过大并且可对风力涡轮系统100的构件造成损伤时或出于其它操作考虑而使对应的总线连接或断开。额外的保护构件也可被包括在风力涡轮系统100中。
[0028] 功率转换器162可经由控制器174来从例如控制系统176接收控制信号。控制信号可尤其基于风力涡轮系统100的所感测到的状况或操作特性。典型地，控制信号提供对功率转换器162的操作的控制。例如，呈DFIG 120的所感测到的速度的形式的反馈可用于控制来自转子总线156的输出功率的转换，以维持适当并且平衡的多相(例如，三相)功率供应。来自其它传感器的其它反馈(包括例如定子和转子总线电压和电流反馈)也可被控制器174用于控制功率转换器162。可使用多种形式的反馈信息来生成开关控制信号(例如，针对开关装置的栅极定时命令)、定子同步控制信号以及电路断路器信号。
[0029] 图3描绘了根据本公开的示例性实施例的示例性线路侧转换器168。如显示的那样，线路侧转换器168包括转换模块200、转换模块202以及转换模块204。各转换模块200-204与三相输出AC功率的单相相关联。特别地，转换模块200与三相输出功率的A相输出相关联，转换模块202与三相输出功率的B相输出相关联，并且，转换模块204与三相输出功率的C相输出相关联。
[0030] 各转换模块200-204包括多个模块分支。例如，如显示的那样，转换模块200包括模块分支206、模块分支208以及模块分支210。各模块分支206-210包括多个转换实体。例如，模块分支206包括转换实体212、转换实体214以及转换实体216。各转换实体212-216可包括并联耦合的多个桥式电路。例如，转换实体216包括桥式电路218和桥式电路220。如指示的那样，各桥式电路可包括串联耦合的多个开关装置。例如，桥式电路220包括上部开关装置222和下部开关装置224。开关装置可为SiC MOSFET开关装置。如显示的那样，各模块分支
206-210进一步包括隔离变压器226。隔离变压器耦合到转换实体212和转换实体214。如显示的那样，转换分支进一步包括电容器228和230。
206-210进一步包括隔离变压器226。隔离变压器耦合到转换实体212和转换实体214。如显示的那样，转换分支进一步包括电容器228和230。
[0031] 线路侧转换器168可为双向功率转换器。线路侧转换器168可配置成使LV DC功率转换成MV AC功率以及反过来。例如，当将功率提供给电网184时，线路侧转换器168可配置成在线路侧转换器168的LV侧上从DC链路136接收LV DC功率并且在线路侧转换器168的MV侧上输出MV AC功率。模块分支206-210可在LV侧上并联耦合在一起，并且可在MV侧上串联耦合在一起。
[0032] 在一个特定的示例性实施方式中，当将功率提供给电网184时，转换实体212可配置成使DC链路136上的LV DC转换成LV AC功率。隔离变压器226可配置成使LV AC功率升压至MV AC功率。转换实体214可配置成使MV AC功率转换成MV DC功率。转换实体216可配置成使MV DC功率转换成适合于提供给电网184的MV AC功率。
[0033] 模块分支206-210可配置成促成由转换模块200提供的总体MV AC功率。以此方式，任何适合的数量的模块分支都可被包括在模块分支206-210内。如指示的那样，各转换模块200-204与输出功率的单相相关联。以此方式，可使用适合的栅极定时命令(例如，其由一个或多个适合的驱动电路提供)来控制转换模块200-204的开关装置，以生成将提供给电网的输出功率的适当的相。例如，控制器174可将适合的栅极定时命令提供给桥式电路的开关装置的栅极。栅极定时命令可控制IGBT的脉冲宽度调制，以提供期望的输出。
[0034] 将认识到，尽管图3仅描绘了线路侧转换器168，但图2中所描绘的转子侧转换器166可包括相同或类似的拓扑结构。特别地，转子侧转换器166可包括如参考线路侧转换器
168而描述的具有一个或多个模块分支的多个转换模块。此外，将认识到，线路侧转换器168和转子侧转换器166可包括SiC MOSFET开关装置、IGBT开关装置和/或其它适合的开关装置。在其中使用SiC MOSFET开关装置来实施转子侧转换器166的实施方式中，转子侧转换器
166可耦合到撬棒(crowbar)电路(例如，多相撬棒电路)，以在某些故障状况期间保护SiC MOSFET开关装置免受高转子电流的影响。
168而描述的具有一个或多个模块分支的多个转换模块。此外，将认识到，线路侧转换器168和转子侧转换器166可包括SiC MOSFET开关装置、IGBT开关装置和/或其它适合的开关装置。在其中使用SiC MOSFET开关装置来实施转子侧转换器166的实施方式中，转子侧转换器
166可耦合到撬棒(crowbar)电路(例如，多相撬棒电路)，以在某些故障状况期间保护SiC MOSFET开关装置免受高转子电流的影响。
[0035] 图4描绘了根据本公开的示例性实施例的示例性DFIG系统300。特别地，DFIG系统300可对应于分别在图1和图2中描绘的DFIG系统250和DFIG系统100。DFIG系统300可配置成将功率提供给电网184和/或从电网184接收功率。DFIG系统300可包括DFIG 308和功率转换器302(例如，单级式功率转换器)，功率转换器302配置成使由DFIG 308的转子在转子总线
304上提供的LV AC功率转换成适合于提供给电网184的MV AC功率。以此方式，与功率转换器302相关联的MV AC输出功率可与来自DFIG 308的定子的在定子总线306上提供的MV AC功率组合，且被提供给电网184。
304上提供的LV AC功率转换成适合于提供给电网184的MV AC功率。以此方式，与功率转换器302相关联的MV AC输出功率可与来自DFIG 308的定子的在定子总线306上提供的MV AC功率组合，且被提供给电网184。
[0036] 图5描绘了根据本公开的示例性实施例的功率转换器302的更详细的视图。与图3中所描绘的线路侧转换器168类似，功率转换器302可包括多个转换模块。各转换模块与三相AC输出功率的单相相关联。各转换模块可包括一个或多个模块分支，其配置成使LV AC功率转换成MV AC功率以及反过来。模块分支可包括多个转换实体。各转换实体可包括多个开关装置。模块分支可进一步包括其它适合的构件(诸如，电容器322和电感器324)。
[0037] 转换模块310可在功率转换器302的LV侧上从转子总线304接收LV AC功率。与转换模块310相关联的转换实体312可使LV AC功率转换成LV DC功率。如显示的那样，转换实体可包括多个IGBT开关装置(例如，IGBT 326)。各IGBT开关装置包括与IGBT开关装置并联耦合的二极管。将认识到，可使用多种其它适合的开关装置(诸如，SiC MOSFET开关装置)来实施转换实体312。转换实体314可配置成使LV DC功率转换成LV AC功率，该LV AC功率可通过隔离变压器320而升压至MV AC功率。转换实体316可配置成使MV AC功率转换成MV DC功率，并且，转换实体318可配置成使MV DC功率转换成适合于提供给电网184的MV AC功率。
[0038] 图6描绘了根据本公开的示例性实施例的备选的转换器400。特别地，转换器400可配置成使LV DC转换成HV DC以及反过来。转换器400可在转换模块(诸如，如关于图3和图5而描述的一个或多个转换模块)内实施。例如，功率转换器400可对应于图3中所描绘的转换实体212和214以及模块分支208和210上的对应的转换实体。如显示的那样，功率转换器400包括多绕组式变压器402。变压器402包括转换器400的LV侧上的单个绕组和转换器400的MV电压侧上的多个绕组。变压器402的多绕组侧上的绕组的数量可对应于将被包括在对应的转换模块中的模块分支的数量。
[0039] 如显示的那样，单个转换实体404可在转换器400的LV侧上实施。转换实体404可耦合到变压器400的LV侧上的单个绕组。转换实体404可配置成使LV DC功率转换成LV AC功率。变压器402可配置成使LV AC功率升压至MV AC功率并且在变压器402的多绕组侧的各绕组上提供MV AC功率。特别地，变压器402的多绕组侧上的各绕组可耦合到转换实体(例如，转换实体406-410)。转换实体406-410可配置成使MV AC功率转换成MV DC功率，并且配置成将MV DC功率提供给相应的其它转换实体以用于使MV DC转换成适合于提供给电网的MV AC。
[0040] 图7描绘了根据本公开的示例性实施例的示例性功率转换器420。功率转换器420可在多种适合的风力涡轮系统(诸如，DFIG系统100、300和/或其它适合的风力涡轮系统)内实施。例如，功率转换器420可对应于图3中所描绘的功率转换器168。以此方式，功率转换器420可为DC-DC-AC功率转换器。
[0041] 如显示的那样，功率转换器420的DC-DC部分422可对应于图6中所描绘的转换器400。以此方式，DC-DC部分422可包括多绕组式变压器424，其具有功率转换器420的LV侧上的单个绕组和功率转换器420的MV侧上的多个绕组(例如，三个绕组)。DC-DC部分422可配置成使LV DC功率转换成MV DC功率并且将MV DC功率提供给功率转换器420的DC-AC部分426。
DC-AC部分426可使MV DC功率转换成适合于馈送到AC功率系统的MV AC功率。
DC-AC部分426可使MV DC功率转换成适合于馈送到AC功率系统的MV AC功率。
[0042] 图6和图7中所描绘的转换器400和420的拓扑结构可促进所使用的变压器的数量相对于图3中所描绘的功率转换器168的拓扑结构而减少。此外，转换器400和420的拓扑结构可促进所使用的开关装置的数量相对于图3中所描绘的功率转换器168的拓扑结构而减少。
[0043] 尽管多种实施例的具体特征可在一些附图中显示而不在其它附图中显示，但这仅是为了方便起见。根据本公开的原理，附图的任何特征都可与任何其它附图的任何特征组合来引用和/或要求保护。
[0044] 本书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域中的任何技术人员能够实践本发明(包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法)。本发明的可专利性范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等同结构元件，则这样的其它示例旨在处于权利要求书的范围内。
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