混合功率生成系统和其相关联的方法专利检索-转子风力发电机组风力发电场发电厂分销网络和设备专利检索查询-专利查询网

混合功率生成系统和其相关联的方法

阅读：418发布：2020-05-08

专利汇可以提供混合功率生成系统和其相关联的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提出一种混合功率生成系统。系统包括第一功率生成子系统，该第一功率生成子系统包括：原动机，其驱动包括转子和定子的发电机；一个或多个第一转换单元，其联接到转子和定子中的至少一个；第一直流(DC)链路；以及一个或多个第二转换单元，其经由第一DC链路联接到对应的一个或多个第一转换单元。系统包括一个或多个第二功率生成子系统，其联接到第一功率生成子系统以及一个或多个功率转换子单元，该一个或多个功率转换子单元包括一个或多个第一桥接电路，该一个或多个第一桥接电路经由一个或多个变压器联接到对应的一个或多个第二桥接电路，其中第一功率生成子系统和一个或多个第二功率生成子系统中的至少一个包括一个或多个功率转换子单元。，下面是混合功率生成系统和其相关联的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种混合功率生成系统，所述混合功率生成系统包括：
第一功率生成子系统，所述第一功率生成子系统包括：
原动机，其驱动包括转子和定子的发电机；
一个或多个第一转换单元，其联接到所述转子和所述定子中的至少一个；
第一直流(DC)链路；
一个或多个第二转换单元，其经由所述第一DC链路联接到对应的一个或多个第一转换单元；
一个或多个第二功率生成子系统，其联接到所述第一功率生成子系统；以及一个或多个功率转换子单元，其包括一个或多个第一桥接电路，所述一个或多个第一桥接电路经由一个或多个变压器联接到对应的一个或多个第二桥接电路，其中所述第一功率生成子系统和所述一个或多个第二功率生成子系统中的至少一个包括所述一个或多个功率转换子单元。
2.根据权利要求1所述的混合功率生成系统，其特征在于，第一功率生成子系统包括基于风的功率生成子系统。
3.根据权利要求2所述的混合功率生成系统，其特征在于，一个或多个第二功率生成子系统包括一个或多个基于DC源的功率生成子系统。
4.根据权利要求3所述的混合功率生成系统，其特征在于，所述一个或多个基于DC源的功率生成子系统联接到接地端子。
5.根据权利要求4所述的混合功率生成系统，其特征在于，所述基于风的功率生成子系统联接到所述接地端子。
6.根据权利要求5所述的混合功率生成系统，其特征在于，所述一个或多个功率转换子单元配置成使所述一个或多个基于DC源的功率生成子系统与所述基于风的功率生成子系统电流隔离。
7.根据权利要求3所述的混合功率生成系统，其特征在于，所述基于DC源的功率生成子系统包括一个或多个光伏板、一个或多个能量存储装置以及一个或多个其它能源中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的混合功率生成系统，其特征在于，所述发电机包括风驱动的双馈感应发电机。
9.根据权利要求1所述的混合功率生成系统，其特征在于，所述一个或多个第一桥接电路包括第一DC至交流(AC)转换器，且所述一个或多个第二桥接电路包括第一AC至DC转换器。
10.根据权利要求9所述的混合功率生成系统，其特征在于，所述一个或多个第二转换单元中的每个还包括一个或多个第二DC至AC转换器，其以串联连接来联接到彼此。
11.根据权利要求10所述的混合功率生成系统，其特征在于，对应于所述一个或多个第二转换单元中每个的所述一个或多个第二DC至AC转换器中的一个包括单个AC相端子。
12.根据权利要求10所述的混合功率生成系统，其特征在于，对应于所述一个或多个第二转换单元中每个的所述一个或多个第二DC至AC转换器的另一第二DC至AC转换器包括中性端子。
13.根据权利要求10所述的混合功率生成系统，其特征在于，所述一个或多个第二DC至AC转换器中的每个经由第二DC链路联接到对应的一个或多个功率转换子单元。
14.根据权利要求13所述的混合功率生成系统，其特征在于，所述一个或多个第二功率生成子系统联接到所述第二DC链路。
15.根据权利要求9所述的混合功率生成系统，其特征在于，对应于所述一个或多个第二功率生成子系统的所述一个或多个功率转换子单元和所述一个或多个第二转换单元联接到所述第一DC链路。
16.根据权利要求9所述的混合功率生成系统，其特征在于，所述一个或多个第一转换单元中的每个包括一个或多个第二AC至DC转换器。
17.根据权利要求16所述的混合功率生成系统，其特征在于，所述一个或多个第二AC至DC转换器对应于一个或多个交流相。
18.根据权利要求17所述的混合功率生成系统，其特征在于，所述一个或多个第二转换单元联接到彼此，且其中所述一个或多个第二转换单元中的每个对应于所述一个或多个交流相中的至少一个。
19.根据权利要求1所述的混合功率生成系统，其特征在于，所述一个或多个第一转换单元、所述一个或多个第二转换单元和所述一个或多个第二功率生成子系统中的每个包括一个或多个碳化硅(SiC)开关。
20.根据权利要求1所述的混合功率生成系统，其特征在于，所述一个或多个第二功率生成子系统包括DC至DC转换器。
21.一种功率系统，所述功率系统包括：
电网；
基于风的功率生成子系统，其联接到所述电网，其中所述基于风的功率生成子系统包括：
风驱动的双馈感应发电机，其包括转子和定子；
一个或多个第一转换单元，其联接到所述转子；
第一直流(DC)链路；
一个或多个第二转换单元，其经由所述第一DC链路联接到对应的一个或多个第一转换单元；
一个或多个基于DC源的功率生成子系统，其联接到所述基于风的功率生成子系统；以及
一个或多个功率转换子单元，其包括一个或多个第一桥接电路，所述一个或多个第一桥接电路经由一个或多个变压器联接到对应的一个或多个第二桥接电路，其中所述基于风的功率生成子系统和所述一个或多个基于DC源的功率生成子系统中的至少一个包括所述一个或多个功率转换子单元。

说明书全文

混合功率生成系统和其相关联的方法

[0001] 相关申请的交叉引用该申请是序列号为15/399,049的分配代理人档案号为314312-1的于2017年01月05日提交的题为“POWER CONVERTER FOR DOUBLY FED INDUCTION GENERATOR WIND TURBINE SYSTEMS(用于双馈感应发电机风力涡轮系统的功率转换器)”的美国专利部分继续申请，该申请的内容由此通过引用并入。

技术领域

[0002] 本公开内容的实施例大体上涉及风功率生成子系统和辅助功率生成子系统(使用直流(DC)源)的集成，且特别地涉及风功率生成子系统与其它功率生成子系统(诸如，太阳能功率生成子系统、基于能量存储装置的功率生成子系统，或两者)的集成。

背景技术

[0003] 对于可再生电能的需求持续增加。在一些功率生成系统中，基于可再生能源(诸如太阳能和风能源)的功率生成子系统连同基于不可再生能源的功率生成子系统一起使用。虽然可再生能源可广泛得到且环境友好，在一些情形下关于功率产量，此类源是不可靠的。
可通过使用基于两个或更多个可再生能源的功率生成子系统来增加可靠性。

[0004] 一种此类混合功率生成系统包括风功率生成子系统，该风功率生成子系统集成到任何基于DC源的功率生成子系统。典型地，在混合功率生成系统中，仅一个电路元件可接地。使混合功率生成系统的多于一个电路元件接地可导致泄漏电流在混合功率生成系统中流动。在此类情况下，可需要使用高容量变压器来用于隔离具有对应接地电路元件的混合功率生成系统的不同部分。高容量变压器的使用增加混合功率生成系统的占地面积和成本。发明内容

[0005] 根据本说明书的方面，提出一种混合功率生成系统。混合功率生成系统包括第一功率生成子系统。第一功率生成子系统包括：原动机，其驱动包括转子和定子的发电机；一个或多个第一转换单元，其联接到转子和定子中的至少一个；第一直流(DC)链路；以及一个或多个第二转换单元，其经由第一DC链路联接到对应的一个或多个第一转换单元。此外，混合功率生成系统包括联接到第一功率生成子系统的一个或多个第二功率生成子系统。而且，混合功率生成系统包括一个或多个功率转换子单元，该一个或多个功率转换子单元包括一个或多个第一桥接电路，该一个或多个第一桥接电路经由一个或多个变压器联接到对应的一个或多个第二桥接电路，其中第一功率生成子系统和一个或多个第二功率生成子系统中的至少一个包括一个或多个功率转换子单元。

[0006] 根据本说明书的另一方面，提出一种功率系统。功率系统包括电网。此外，功率系统包括联接到电网的基于风的功率生成子系统。基于风的功率生成子系统包括具有转子和定子的风驱动的双馈感应发电机。此外，基于风的功率生成子系统包括：一个或多个第一转换单元，其联接到转子；第一直流(DC)链路；以及一个或多个第二转换单元，其经由第一DC链路联接到对应的一个或多个第一转换单元。此外，功率系统包括一个或多个基于DC源的功率生成子系统，其联接到基于风的功率生成子系统。而且，功率系统包括一个或多个功率转换子单元，该一个或多个功率转换子单元包括一个或多个第一桥接电路，该一个或多个第一桥接电路经由一个或多个变压器联接到对应的一个或多个第二桥接电路，其中基于风的功率生成子系统和一个或多个基于DC源的功率生成子系统中的至少一个包括一个或多个功率转换子单元。附图说明

[0007] 在参照附图阅读以下详细描述时，本公开内容的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中相似的符号表示图各处的相似部分，其中：图1是根据本说明书的方面的混合功率生成系统的概图(diagrammatical
representation)；
图2是根据本说明书的方面的混合功率生成系统的一个实施例的概图；
图3是根据本说明书的方面的混合功率生成系统的又一实施例的概图；
图4是根据本说明书的方面的具有模块化第一转换单元的混合功率生成系统的实施例的概图；以及
图5是根据本说明书的方面的具有基于分布式DC源的功率生成子系统的混合功率生成系统的实施例的概图。

具体实施方式

[0008] 除非另外限定，本文中使用的技术和科学用语具有与由该公开内容所属领域中普通技术人员所通常理解的相同含义。如本文中使用的用语“第一”、“第二”等不表示任何顺序、量或重要性，而是用来使一个元件区别于另一个。而且，用语“一个”和“一种”不表示量的限制，而是表示存在所提到项目中的至少一个。用语“或”意为包含性的且意指所列项目中的一个、一些或全部。本文中“包括(including)”、“包括了(comprising)”或“具有”以及其变型的使用意在包含随后所列项目和其等同物以及额外的项目。用语“连接”和“联接”不限于物理或机械的连接或联接，且可包括电连接或联接，不管是直接的还是间接的。此外，用语“电路(circuit)”和“线路(circuitry)”以及“控制器”可包括单个构件或多个构件，其为有源的和/或无源的且连接或另外联接在一起以提供所描述的功能。

[0009] 如在下文将详细描述的，提出混合功率生成系统的各种实施例和混合功率生成的方法。根据本说明书的方面，混合功率生成系统包括联接到第二功率生成子系统的第一功率生成子系统。有利地，在混合功率生成系统中，第一功率生成子系统和第二功率生成子系统可选择性地电隔离，以防止泄漏电流在混合功率生成系统中流动。根据本说明书的某些方面，第二功率生成子系统和第一功率生成子系统的联接在不使用共模滤波器的情况下实现。可注意到，共模滤波器的使用典型地增加混合功率生成系统的占地面积。

[0010] 现在转到图，图1表示示例性混合功率生成系统的概图100。混合功率生成系统100包括联接到第二功率生成子系统的第一功率生成子系统。第一功率生成子系统包括基于风的功率生成子系统102。此外，第二功率生成子系统包括基于DC源的功率生成子系统104。基于DC源的功率生成子系统104包括基于太阳能的功率生成子系统、基于能量存储装置的功率生成子系统或任何其它基于能源的功率生成子系统。在一个实施例中，基于能量存储装置的功率生成子系统是基于电池组的功率生成子系统。在一个实施例中，任何其它基于能源的功率生成子系统包括基于热的功率生成子系统、基于水电的功率生成子系统等。

[0011] 在一个实施例中，基于风的功率生成子系统102包括发电机106、第一转换单元108和第二转换单元110。第一转换单元108经由第一DC链路112联接到第二转换单元110。第一转换单元108可称为转子侧转换器，且第二转换单元110可称为线路侧转换器。第一转换单元108是交流(AC)至DC转换器。此外，第二转换单元110是DC至AC转换器。在一个实施例中，第一转换单元108和第二转换单元110可为双向转换器。在一个实施例中，第一转换单元108和第二转换单元110中的每个可为单级转换器。在另一实施例中，第一转换单元108和第二转换单元110中的每个可包括并联联接的多个桥接电路。

[0012] 发电机106可由原动机驱动。在一个实施例中，发电机106是双馈感应发电机。特别地，双馈感应发电机可为风驱动的双馈感应发电机。发电机106包括定子114和转子116。

[0013] 第一转换单元108联接到转子116。此外，定子114和第二转换单元110联接到第一变压器118。此外，定子114经由第一变压器118联接到网120。网120可备选地称为电网。在一个实施例中，第一变压器118是星形接地的变压器。

[0014] 在混合功率生成系统100的操作期间，通过旋转转子116在发电机106处生成的功率经由双路径提供至网120。双路径称为定子总线114a和转子总线116a。正弦多相(例如三相)AC功率经由转子总线116a提供至第一转换单元108。在一个实施例中，正弦多相AC功率可为低压(LV)AC功率。第一转换单元108将从转子总线116a提供的LV AC功率转换为DC功率且将DC功率提供至DC链路112。提供至DC链路112的DC功率可为LV DC功率。

[0015] 而且，第二转换单元110将DC链路112上的LV DC功率转换为适合于网120的低压(LV)AC功率。而且，定子114配置成在基于风的功率生成子系统102的定子总线114a上提供MV AC功率。来自第二转换单元110的MV AC功率与来自发电机106的定子114的MV AC功率组合，且具有一定频率(例如50Hz/60Hz)的多相MV功率提供至网120。

[0016] 此外，基于DC源的功率生成子系统104在DC链路112处联接到基于风的功率生成子系统102。基于DC源的功率生成子系统104包括太阳能阵列/电池组124、DC至DC转换器126和功率转换子单元128。预期使用任何其它能量存储装置，而不是电池组124。本文中应注意到，用语“太阳能阵列”和“电池组”可互换地用于参考标号124。如本文中使用的，用语“太阳能阵列”是指多个光伏模块的组合。在一个示例中，太阳能阵列可为太阳能板。而且，如本文中使用的，用语“电池组”是指多个电池模块或电池的组合。本说明书很详细地描述具有太阳能阵列124的基于DC源的功率生成子系统104。

[0017] 在一个实施例中，太阳能阵列124经由DC至DC转换器126和功率转换子单元128联接到DC链路112。功率转换子单元128包括第一桥接电路130，其经由第二变压器134联接到第二桥接电路132。特别地，第一桥接电路130联接到第二变压器134的第一绕组136，且第二桥接电路132联接到第二变压器134的第二绕组138。在一个实施例中，第一绕组136是初级绕组，且第二绕组138是次级绕组。第二变压器134是隔离变压器。第二变压器134可配置成取决于通过功率转换子单元128的功率的流动方向来作为升压变压器或降压变压器操作。在一个实施例中，第一桥接电路130是DC至AC转换器，且第二桥接电路132是AC至DC转换器。
第二桥接电路132经由对应的DC链路140联接到DC至DC转换器126。

[0018] 虽然在图1的实施例中第一桥接电路130和第二桥接电路132两者包括单个转换器，在另一实施例中第一桥接电路130和第二桥接电路132可包括串联联接的多个转换器。而且，取决于应用的类型，设想使用多个第一桥接电路和第二桥接电路，而不是单个第一桥接电路130和第二桥接电路132。此外，设想使用多绕组变压器，而不是双绕组变压器134。

[0019] 第一转换单元108、第二转换单元110、功率转换子单元128和DC至DC转换器126包括多个开关。特别地，在一个实施例中，第一转换单元108和第二转换单元110中的每个可包括彼此串联联接的多个开关中的至少一对开关。在一个实施例中，第一转换单元108、第二转换单元110、功率转换子单元128和DC至DC转换器可使用提供至对应开关的栅(gate)控制信号来控制，以将期望的输出提供至网120。

[0020] 多个开关可包括半导体开关。在一个实施例中，半导体开关包括绝缘栅双极晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管、场效应晶体管、注入增强栅晶体管、集成栅换向晶闸管等。在另一实施例中，半导体开关包括基于氮化镓的开关、基于碳化硅的开关、基于砷化镓的开关等。

[0021] 在某些实施例中，太阳能阵列124联接到接地端子122。特别地，太阳能阵列124的正端子、负端子或中点端子可联接到接地端子122。在一个实施例中，中点端子具有太阳能阵列124的正端子和负端子处电位值约一半的电位。除了太阳能阵列124之外，第一变压器118联接到接地端子122。

[0022] 在一些实施例中，功率转换子单元128设置在太阳能阵列124与基于风的功率生成子系统102之间。功率转换子单元128有助于使太阳能阵列124与基于风的功率生成子系统102隔离。因此，虽然太阳能阵列124和第一变压器118两者联接到接地端子122，防止太阳能阵列124与第一变压器118之间的任何泄漏电流。在一个实施例中，由于功率转换子单元128有助于使太阳能阵列124与基于风的功率生成子系统102隔离，防止使用共模滤波器来用于最大限度地减小泄漏电流。因此，混合功率生成系统100的占地面积和成本低于使用共模滤波器的混合功率生成系统的占地面积和成本。

[0023] 虽然在该实施例中仅第一变压器118示为联接到接地端子122，基于风的功率生成子系统102的任何电路元件可连接到接地端子122。此外，虽然图1的混合功率生成系统100是三相系统，设想使用具有任何数量的相的混合功率生成系统。

[0024] 图2是根据本说明书的方面的混合功率生成系统的一个实施例的概图200。特别地，图2的实施例表示使用模块化第二转换单元的混合功率生成系统。因此，混合功率生成系统200示为具有一个或多个第二转换单元202。混合功率生成系统200包括基于风的功率生成子系统102，其联接到基于DC源的功率生成子系统104。基于风的功率生成子系统102包括发电机106、第一转换单元108和一个或多个第二转换单元202。第一转换单元108和一个或多个第二转换单元202经由第一DC链路112联接到彼此。

[0025] 此外，发电机106包括定子114和转子116。第一转换单元108联接到转子116。定子114联接到一个或多个第二转换单元202，且进一步，定子114联接到网(未在图2中示出)。

[0026] 在一个实施例中，三个第二转换单元202a、202b、202c对应于相应的单相。虽然本实施例表示三相，可注意到，相的数量可取决于应用的类型来变化。第二转换单元202a、202b、202c中的每个包括多个功率转换子单元128。多个功率转换子单元128中的每个包括第一桥接电路130，其经由第二变压器134联接到第二桥接电路132。特别地，第一桥接电路
130联接到第二变压器134的第一绕组136，且第二桥接电路132联接到第二变压器134的第二绕组138。另外，对应于第二转换单元202a、202b、202c中每个的多个功率转换子单元128中每个的第一桥接电路130联接到彼此且还联接到第一DC链路112。

[0027] 此外，第二转换单元202a、202b、202c中的每个包括多个第二DC至AC转换器203和多个第二DC链路204。在第二转换单元202a、202b、202c中的每个中，功率转换子单元128中的每个经由对应的第二DC链路204联接到对应的第二DC至AC转换器203。

[0028] 此外，多个第二DC至AC转换器203以串联连接来联接到彼此，以形成对应于第二转换单元202a、202b、202c中每个的AC相端子206和中性端子208。因此，第二转换单元202a、202b、202c中的每个包括对应的AC相端子206。而且，第二转换单元202a、202b、202c中的每个包括对应的中性端子208。第二转换单元202a、202b、202c中每个的AC相端子206联接到定子总线114a的对应相。

[0029] 基于DC源的功率生成子系统104包括DC至DC转换器126、差模滤波器210和太阳能阵列124。太阳能阵列124经由差模滤波器210联接到DC至DC转换器126。此外，DC至DC转换器126联接到第一DC链路112。因此，基于DC源的功率生成子系统104联接到第一DC链路112。

[0030] 由于第二转换单元202a、202b、202c中的每个包括多个功率转换子单元128，第二变压器134的第一绕组侧上的一部分与第二变压器134的第二绕组侧电流(galvanically)隔离。因此，可限定混合功率生成系统200的第一路径212和第二路径214。因此，沿着第一路径212的混合功率生成系统200的一部分与沿着第二路径214的混合功率生成系统200的一部分隔离。

[0031] 在一个实施例中，第一DC链路112是第一路径212的电路元件，且联接到接地端子122。另外，在一个实施例中，第一变压器(未在图2中示出)，为第二路径214的电路元件，联接到接地端子122。由于第一DC链路112是第一路径212的电路元件且第一变压器是第二路径214的电路元件，接地的第一DC链路112与接地的第一变压器电流隔离。因此，在不使用共模滤波器的情况下防止泄漏电流在混合功率生成系统200中流动。

[0032] 在另一实施例中，太阳能阵列124可联接到接地端子122，而不是使第一DC链路112接地。在又一实施例中，第一DC链路112和太阳能阵列124可不接地，且因此混合功率生成系统200可为浮地(floating)系统。在此类实施例中，可防止泄漏电流的流动。

[0033] 现在参照图3，描绘混合功率生成系统的另一实施例的概图300。混合功率生成系统300包括基于风的功率生成子系统102，其在第一DC链路112处联接到基于DC源的功率生成子系统104。基于风的功率生成子系统102包括发电机106、第一转换单元108和三个第二转换单元202。第一转换单元108经由第一DC链路112联接到三个第二转换单元202。

[0034] 第二转换单元202a、202b、202c中的每个包括多个功率转换子单元128。多个功率转换子单元128中的每个包括第一桥接电路130，其经由第二变压器134联接到第二桥接电路132。在第二转换单元202a、202b、202c中的每个中，功率转换子单元128中的每个经由对应的第二DC链路204联接到对应的第二DC至AC转换器203。

[0035] 基于DC源的功率生成子系统104包括功率转换子单元128、DC至DC转换器126和太阳能阵列124。太阳能阵列124经由DC至DC转换器126和功率转换子单元128联接到第一DC链路112。如先前注意到的，功率转换子单元128包括第一桥接电路130，其经由第二变压器134联接到第二桥接电路132。

[0036] 由于第二转换单元202a、202b、202c中的每个包括功率转换子单元128，第二变压器134的第一绕组侧上的一部分与第二变压器134的第二绕组侧电流隔离。类似地，由于基于DC源的功率生成子系统104包括功率转换子单元128，第二变压器134的第一绕组侧上的一部分与第二变压器134的第二绕组侧电流隔离。由于第二转换单元202a、202b、202c中每个的第二变压器134的第一绕组侧与第二绕组侧的隔离以及基于DC源的功率生成子系统104的第二变压器134的第一绕组侧与第二绕组侧的隔离，可限定第一路径302、第二路径
304和第三路径306。

[0037] 第一路径302包括从第二转换单元202a、202b、202c中每个的第二变压器134的第二绕组侧朝网侧的一部分(未在图3中示出)。特别地，第一路径302包括多个第二DC至AC转换器203和第二转换单元202a、202b、202c中每个的第二桥接电路132。第二路径304包括基于DC源的功率生成子系统104的第一桥接电路130、第二转换单元202a、202b、202c中每个的第一桥接电路130、第一DC链路112和发电机106。第三路径306包括第二桥接电路132、DC至DC转换器126和基于DC源的功率生成子系统104的太阳能阵列124。

[0038] 沿着第一路径302的混合功率生成系统300的一部分与沿着第二路径304的混合功率生成系统300的一部分和沿着第三路径306的混合功率生成系统300的一部分隔离。因此，第一路径302中的任何电路元件可与第二路径304和第三路径306的任何电路元件一起接地，以防止任何泄漏电流的流动。因此，可不需要使用共模滤波器。

[0039] 在图3的实施例中，第一DC链路112的中点联接到接地端子122。另外，太阳能阵列124联接到接地端子122。此外，第一变压器(未在图3中示出)可联接到接地端子。第一DC链路112、太阳能阵列124和第一变压器是分别对应于第一路径302、第二路径304和第三路径
306的电路元件。因此，防止任何泄漏电流的流动和共模滤波器的使用来防止泄漏电流在混合功率生成系统300中流动。

[0040] 图4是具有模块化第一转换单元的混合功率生成系统的实施例的概图400。因此，图4的实施例表示具有多个第一转换单元108的混合功率生成系统400。特别地，图4表示图3的一部分。而且，图4的实施例表示具有基于分布式DC源的功率生成子系统的混合功率生成系统的实施例。混合功率生成系统400包括基于风的功率生成子系统102和多个基于DC源的功率生成子系统104。

[0041] 在一个实施例中，基于风的功率生成子系统102包括多个第一转换单元108和第二转换单元202a。多个第一转换单元108联接到彼此，且还经由对应于多个AC相的一相的转子总线116a联接到转子116。特别地，多个第一转换单元108中的每个经由电感器404联接到转子(未在图4中示出)。此外，多个第一转换单元108中的每个联接到中性端子402。

[0042] 第二转换单元202a包括多个功率转换子单元128和多个第二DC至AC转换器203。在一个实施例中，第一转换单元108中的每个还经由对应的第一DC链路112联接到对应的功率转换子单元128。

[0043] 而且，第二转换单元202a包括多个第二DC链路204。功率转换子单元128中的每个经由第二DC链路204联接到对应的第二DC至AC转换器203。多个第二DC至AC转换器203以串联连接来联接到彼此，以形成AC相端子206和中性端子208。因此，第二转换单元202a包括AC相端子206和中性端子208。

[0044] 在图4的实施例中，基于DC源的功率生成子系统104中的每个包括太阳能阵列124，该太阳能阵列124经由对应的DC至DC转换器126、对应的差模滤波器210和对应的共模滤波器406联接到对应的第一DC链路112。因此，可形成多个功率生成串408、410、412。多个功率生成串408、410、412中的每个包括一个基于DC源的功率生成子系统104、对应的第一转换单元108、对应的功率转换子单元128和对应的第二DC至AC转换器203。

[0045] 太阳能阵列124中的每个包括多个光伏模块/电池模块。混合功率生成系统400中使用的各种光伏模块/电池模块分布在对应于多个基于DC源的功率生成子系统104中的每个的太阳能阵列/电池组124之中。例如，如果存在100个光伏模块，对应于多个基于DC源的功率生成子系统104中每个的太阳能阵列124可各自包括25个光伏模块。因此，光伏模块的总数分布在多个基于DC源的功率生成子系统104之中。

[0046] 如在上文关于前图所注意到的，多个功率转换子单元128中的每个包括第一桥接电路130，其经由第二变压器134联接到第二桥接电路132。因此，第二变压器134的第一绕组侧上的一部分与第二变压器134的第二绕组侧电流隔离。由于第二变压器134的第一绕组侧上的部分与第二变压器134的第二绕组侧隔离，限定用于功率生成串408、410、412中每个的第一路径414和第二路径416。

[0047] 功率生成串408、410、412中每个的第一路径414包括第一转换单元108、对应的第一DC链路112、对应的基于DC源的功率生成子系统104和对应的第一桥接电路130。另外，第一路径414包括发电机(未在图4中示出)、转子总线116a。此外，功率生成串408、410、412中每个的第二路径416包括第二桥接电路132和第二DC至AC转换器203。

[0048] 沿着第一路径414的混合功率生成系统400的一部分与沿着第二路径416的混合功率生成系统400的一部分隔离。因此，对于功率生成串408、410、412中的每个，第一路径414中的任何电路元件可与对应功率生成串的第二路径416的任何电路元件一起接地，而不引起泄漏电流的流动。因此，避免使用共模滤波器。

[0049] 在一个实施例中，中性端子402联接到接地端子122，且太阳能阵列124联接到接地端子122。中性端子402和太阳能阵列124两者形成第一路径414的电路元件，且因此彼此不隔离。因此，在基于DC源的功率生成子系统104中使用共模滤波器406来使接地的中性端子402与接地的太阳能阵列124隔离。

[0050] 在另一实施例中，如果在基于DC源的功率生成子系统104中的每个中使用功率转换子单元128，中性端子402与太阳能阵列124电流隔离。在该实施例中，即使中性端子402和太阳能阵列124两者接地，防止泄漏电流的流动。因此，避免在基于DC源的功率生成子系统104中的每个中使用共模滤波器406。在又一实施例中，如果中性端子不接地且为浮地系统，可避免在基于DC源的功率生成子系统104中的每个中使用共模滤波器406。

[0051] 此外，在又一实施例中，多个第一转换单元108中的每个经由对应的电感器联接到转子总线116a和中性端子402两者。电感器的使用有助于防止电流在混合功率生成系统400中循环。在该实施例中，在对应的基于DC源的功率生成子系统104中不使用共模滤波器和功率转换子单元(诸如功率转换子单元128)的情况下，太阳能阵列124可连同接地的中性端子402一起接地。此外，在一个实施例中，电感器的电感值可基于第一转换单元108的操作模式来变化。第一转换单元108的操作模式可包括交错操作模式或非交错操作模式。如本文中使用的，用语“交错操作模式”是指其中对于第一转换单元中每个的载波信号具有相同的频率和幅度但载波信号在载波信号周期上相对于彼此相移的操作模式。在一个示例中，一个第一转换单元的载波信号可相对于另一第一转换单元的载波信号以360/n度间隔开，其中n是第一转换单元的数量。

[0052] 图5是具有基于分布式DC源的功率生成子系统的混合功率生成系统的实施例的概图500。特别地，混合功率生成系统500包括一个或多个基于DC源的功率生成子系统，其联接到一个或多个第二转换单元的对应DC链路。更特别地，图5是图4的混合功率生成系统400的另一实施例。

[0053] 混合功率生成系统500包括基于风的功率生成子系统102和多个基于DC源的功率生成子系统104。在一个实施例中，基于风的功率生成子系统102包括多个第一转换单元108和第二转换单元202a。第二转换单元202a包括多个功率转换子单元128和多个第二DC至AC转换器203。第一转换单元108中的每个经由对应的第一DC链路112联接到第二转换单元202a的对应的功率转换子单元128。多个功率转换子单元128中的每个经由第二DC链路204联接到对应的第二DC至AC转换器203。

[0054] 此外，基于DC源的功率生成子系统104中的每个包括太阳能阵列124，其经由对应的DC至DC转换器126和对应的功率转换子单元128联接到对应的第二DC链路204。由于基于DC源的功率生成子系统104中的每个联接到对应的第二DC链路204，可形成多个功率生成串502、504、506。在一个实施例中，多个功率生成串502、504、506中的每个可包括基于DC源的功率生成子系统104、对应的第一转换单元108、第二转换单元202a的对应的功率转换子单元128，以及第二转换单元202a的对应的第二DC至AC转换器203。

[0055] 如在上文关于前图所注意到的，多个功率转换子单元128中的每个包括第一桥接电路130，其经由第二变压器134联接到第二桥接电路132。由于功率转换子单元128的使用，第二变压器134的第一绕组侧上的一部分与第二变压器134的第二绕组侧电流隔离。因此，可限定混合功率生成系统500的第一路径508、第二路径510和第三路径512。第一路径508、第二路径510和第三路径512彼此隔离。

[0056] 多个功率生成串502、504、506中每个的第一路径508包括一个第一转换单元108、对应的第一DC链路112，以及第二转换单元202a的对应的第一桥接电路130。多个功率生成串502、504、506中每个的第二路径510包括第二转换单元202a的第二桥接电路132、对应的第二DC至AC转换器203，以及对应的基于DC源的功率生成子系统104的第二桥接电路132。多个功率生成串502、504、506中每个的第三路径512包括一个太阳能阵列124、对应的DC至DC转换器126，以及基于DC源的功率生成子系统104的对应的第一桥接电路130。

[0057] 对于功率生成串502、504、506中的每个，沿着第一路径508的混合功率生成系统500的一部分与沿着第二路径510和第三路径512的混合功率生成系统500的一部分隔离。因此，对于功率生成串502、504、506中的每个，在不使用共模滤波器的情况下，第一路径508中的任何电路元件可与对应的功率生成串的第二路径510和第三路径512的任何其它电路元件一起接地。

[0058] 在一个实施例中，中性端子402联接到接地端子122，且太阳能阵列124还联接到接地端子122。中性端子402是第一路径508的电路元件，且太阳能阵列124是第三路径512的电路元件且彼此隔离，以防止泄漏电流在混合功率生成系统500中流动。因此，在混合功率生成系统500中且特别是在基于DC源的功率生成子系统104中，不需要使用共模滤波器。虽然图4和图5的示例表示单相混合功率生成系统，基于应用的类型，混合功率生成系统的相数可变化。

[0059] 有利地，根据本说明书的方面，功率转换子单元128的使用有助于隔离混合功率生成系统的两个部分。例如，基于DC源的功率生成子系统与基于风的功率生成子系统隔离。而且，功率转换子单元128的使用有助于防止泄漏电流在混合功率生成系统中流动。因此，在实施例中，避免使用共模滤波器。在与使用共模滤波器的混合功率生成系统比较时，不使用共模滤波器的任何功率生成系统具有更好的占地面积、更高的可靠性和节省成本。而且，在混合功率生成系统中存在多个DC链路有助于能源(诸如光伏模块和电池模块)的分布。混合功率生成系统中能源的分布有助于在光伏模块的情况下增强最大功率点跟踪和在电池模块的情况下增强充电状态管理。

[0060] 本公开内容的混合功率生成系统可在风太阳能混合功率生成系统和使用基于风的功率生成子系统的任何其它系统中得到应用。而且，基于风的功率生成子系统可为基于双馈感应发电机或基于全功率转换的风力涡轮。

[0061] 虽然参照示例性实施例描述了本发明，将由本领域技术人员理解的是，可作出各种改变且等同物可替代其元件，而不脱离本发明的范围。另外，可作出许多修改以使特定的情形或材料适于本发明的教导，而不脱离其基本范围。

标题	发布/更新时间	阅读量
用于确定转子位置传感器的测量偏移的方法和装置	2020-05-08	584
混合功率生成系统和其相关联的方法	2020-05-08	418
永磁盘式电机合装装置及合装方法	2020-05-08	801
制造用于电机的转子的方法和模具	2020-05-08	58
电机转子和电机	2020-05-11	702
模块化组合储能发电装置	2020-05-08	285
具有紧凑的汇流排单元的电动机	2020-05-11	363
轮边空心轴永磁牵引电机定、转子合装方法及装置	2020-05-08	379
一种转子、电机及压缩机	2020-05-11	159
感应电机控制	2020-05-08	548

混合功率生成系统和其相关联的方法

混合功率生成系统和其相关联的方法

技术领域

背景技术

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：