一种适用于储能型风电机组的直流-直流变换电路制造技术

本发明专利技术提供了一种适用于储能型风电机组的直流

【技术实现步骤摘要】
一种适用于储能型风电机组的直流
‑
直流变换电路


[0001]本专利技术属于新能源风电
，具体涉及一种适用于储能型风电机组的直流
‑
直流变换电路。

技术介绍

[0002]风力发电资源的波动性和随机性、发电设备的低抗扰性和弱支撑性对风电高效消纳和电力系统的安全运行提出了严峻挑战。“风电+储能”配置发展模式可有效提升风电对电网稳定的支撑能力，实现风力发电并网从“被动适应和跟随控制”到“主动支撑和自主运行”的转变，提升电网对风电等新能源的消纳能力。在“风电+储能”配置模式中，“风电+储能”分布式配置模式（分布式储能系统接入风电机组的直流侧，组成新型储能型风电机组，见图1）在技术和建设投资经济性等方面具有显著优势。
[0003]在储能型风电机组中，直流
‑
直流（DC
‑
DC）变换电路是连接分布式储能装置与风电机组的核心电路，也是实现储能装置与风电机组之间能量交换的唯一通道。由于风电机组和储能装置之间交换功率较大，采用传统DC
‑
DC变换电路需要额定电流容量较大的绝缘栅双极型晶体管（IGBT），一方面大电流会增加IGBT关断时产生的尖峰电压峰值，造成元件伤损，且会增加IGBT的发热严重，缩短IGBT的使用寿命；另一方面，采用额定电流大的IGBT将显著增加储能型风电机组DC
‑
DC变换电路的成本。同时，传统DC
‑
DC变换电路中任何一个IGBT元件故障，均为导致传统DC
‑
DC变换电路失效而无法正常工作。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了解决上述
技术介绍
存在的不足，提供一种适用于储能型风电机组的直流
‑
直流变换电路，实现对储能型风电机组直流侧电压的稳定，提升了DC
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DC电路的可靠性。
[0005]本专利技术采用的技术方案是：一种适用于储能型风电机组的直流
‑
直流变换电路，包括正极软启动电路、正极DC
‑
DC变换臂、负极软启动电路、负极DC
‑
DC变换臂、正极尖峰电压保护电路、负极尖峰电压保护电路、第一电容、第二电容、第三电容和第四电容；储能装置正极经由正极软启动电路和正极DC
‑
DC变换臂与风电机组直流侧的正极电连接；储能装置负极经由负极软启动电路和负极DC
‑
DC变换臂与风电机组直流侧的负极电连接；第一电容和第二电容相互串联，并电连接于储能装置正极和负极之间；第三电容和第四电容相互串联，并电连接于风电机组直流侧的正极和负极之间；正极软启动电路电连接于储能装置正极和第一电容之间；负极软启动电路电连接于储能装置负极和第二电容之间；正极尖峰电压保护电路并接于正极DC
‑
DC变换臂的开关管；负极尖峰电压保护电路并接于负极DC
‑
DC变换臂的开关管；正极DC
‑
DC变换臂的第一连接端电连接于第一电容与正极软启动电路之间，第二连接端电连接于第三电容与风电机组直流侧的正极之间，第三连接端分别电连接于第一电
容与第二电容之间以及第三电容和第四电容之间；负极DC
‑
DC变换臂的第一连接端电连接于第二电容与负极软启动电路之间，第二连接端电连接于第四电容与风电机组直流侧的负极之间，第三连接端分别电连接于第一电容与第二电容之间以及第三电容和第四电容之间；正极DC
‑
DC变换臂的第三连接端与负极DC
‑
DC变换臂的第三连接端电连接；其中，正极软启动电路用于实现储能装置正极与第一电容和正极DC
‑
DC变换臂的电连接状态的切换；负极软启动电路用于实现储能装置负极与第二电容和负极DC
‑
DC变换臂的电连接状态的切换；正极DC
‑
DC变换臂和负极DC
‑
DC变换臂根据控制信号调整第三电容和第四电容两端的电压；所述控制信号基于正极DC
‑
DC变换臂和负极DC
‑
DC变换臂的实时电流和故障信息，以及第三电容和第四电容的实时电压生成；正极DC
‑
DC变换臂和负极DC
‑
DC变换臂分别独立控制；当其中一个DC
‑
DC变换臂发生故障时，另一个DC
‑
DC变换臂仍然正常工作且该DC
‑
DC变换臂所并接的尖峰电压保护电路投入运行。
[0006]上述技术方案中，所述正极DC
‑
DC变换臂包括第一电感、第一开关管、第一二极管、第二开关管和第二二极管；第一电感的一端作为正极DC
‑
DC变换臂的第一连接端，另一端与第一开关管的集电极电连接；第一开关管的发射极作为正极DC
‑
DC变换臂的第三连接端；第一二极管的阳极与第一开关管的发射极电连接，第一二极管的的阴极与第一开关管的发射极电连接；第二开关管的发射极与第一开关管的集电极电连接，第二开关管的集电极作为正极DC
‑
DC变换臂的第二连接端；第二二极管的阳极与第二开关管的发射极电连接；第二二极管的阴极与第二开关管的集电极电连接；第一开关管和第二开关管的基极用于接收控制信号，根据控制信号进行第一开关管和第二开关管的状态切换；所述负极DC
‑
DC变换臂包括第二电感、第三开关管、第三二极管、第四开关管和第四二极管；第二电感的一端作为负极DC
‑
DC变换臂的第一连接端，另一端与第三开关管的集电极电连接；第三开关管的发射极作为负极DC
‑
DC变换臂的第三连接端；第三二极管的的阳极与第三开关管的发射极电连接，第三二极管的的阴极与第三开关管的发射极电连接；第四开关管的发射极与第三开关管的集电极电连接，第四开关管的集电极作为负极DC
‑
DC变换臂的第二连接端；第四二极管的阳极与第四开关管的发射极电连接；第四二极管的阴极与第四开关管的集电极电连接；第三开关管和第四开关管的基极用于接收控制信号，根据控制信号进行第三开关管和第四开关管的状态切换。
[0007]上述技术方案中，正极尖峰电压保护电路与第二开关管相并联；所述正极尖峰电压保护电路包括依次串联的第一开关、第三电阻和第五电容；第一开关与第二开关管的发射极电连接，第五电容与第二开关管集电极电连接；当负极DC
‑
DC变换臂发生故障时，第一开关闭合；负极尖峰电压保护电路与第四开关管相并联；所述负极尖峰电压保护电路包括依次串联的第二开关、第四电阻和第六电容；第二开关与第四开关管的发射极电连接，第六电容与第四开关管集电极电连接；当正极DC
‑
DC变换臂发生故障时，第二开关闭合。
[0008]上述技术方案中，正极软启动电动包括第一单刀三掷开关，其动端与储能装置正极电连接，其第一触点经第一电阻与第一电容电连接，其第二触点直接与第一电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于储能型风电机组的直流
‑
直流变换电路，其特征在于：包括正极软启动电路、正极DC
‑
DC变换臂、负极软启动电路、负极DC
‑
DC变换臂、正极尖峰电压保护电路、负极尖峰电压保护电路、第一电容、第二电容、第三电容和第四电容；储能装置正极经由正极软启动电路和正极DC
‑
DC变换臂与风电机组直流侧的正极电连接；储能装置负极经由负极软启动电路和负极DC
‑
DC变换臂与风电机组直流侧的负极电连接；第一电容和第二电容相互串联，并电连接于储能装置正极和负极之间；第三电容和第四电容相互串联，并电连接于风电机组直流侧的正极和负极之间；正极软启动电路电连接于储能装置正极和第一电容之间；负极软启动电路电连接于储能装置负极和第二电容之间；正极尖峰电压保护电路并接于正极DC
‑
DC变换臂的开关管；负极尖峰电压保护电路并接于负极DC
‑
DC变换臂的开关管；正极DC
‑
DC变换臂的第一连接端电连接于第一电容与正极软启动电路之间，第二连接端电连接于第三电容与风电机组直流侧的正极之间，第三连接端分别电连接于第一电容与第二电容之间以及第三电容和第四电容之间；负极DC
‑
DC变换臂的第一连接端电连接于第二电容与负极软启动电路之间，第二连接端电连接于第四电容与风电机组直流侧的负极之间，第三连接端分别电连接于第一电容与第二电容之间以及第三电容和第四电容之间；正极DC
‑
DC变换臂的第三连接端与负极DC
‑
DC变换臂的第三连接端电连接；其中，正极软启动电路用于实现储能装置正极与第一电容和正极DC
‑
DC变换臂的电连接状态的切换；负极软启动电路用于实现储能装置负极与第二电容和负极DC
‑
DC变换臂的电连接状态的切换；正极DC
‑
DC变换臂和负极DC
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DC变换臂根据控制信号调整内部电流状态从而控制第三电容和第四电容两端的电压；所述控制信号基于正极DC
‑
DC变换臂和负极DC
‑
DC变换臂的实时电流和故障信息，以及第三电容和第四电容的实时电压生成；正极DC
‑
DC变换臂和负极DC
‑
DC变换臂分别独立控制；当其中一个DC
‑
DC变换臂发生故障时，另一个DC
‑
DC变换臂仍然正常工作且该DC
‑
DC变换臂所并接的尖峰电压保护电路投入运行。2.根据权利要求1所述的一种适用于储能型风电机组的直流
‑
直流变换电路，其特征在于：所述正极DC
‑
DC变换臂包括第一电感、第一开关管、第一二极管、第二开关管和第二二极管；第一电感的一端作为正极DC
‑
DC变换臂的第一连接端，另一端与第一开关管的集电极电连接；第一开关管的发射极作为正极DC
‑
DC变换臂的第三连接端；第一二极管的的阳极与第一开关管的发射极电连接，第一二极管的的阴极与第一开关管的发射极电连接；第二开关管的发射极与第一开关管的集电极电连接，第二开关管的集电极作为正极DC
‑
DC变换臂的第二连接端；第二二极管的阳极与第二开关管的发射极电连接；第二二极管的阴极与第二开关管的集电极电连接；第一开关管和第二开关管的基极用于接收控制信号，根据控制信号进行第一开关管和第二开关管的状态切换；所述负极DC
‑
DC变换臂包括第二电感、第三开关管、第三二极管、第四开关管和第四二极管；第二电感的一端作为负极DC
‑
DC变换臂的第一连接端，另一端与第三开关管的集电极电连接；第三开关管的发射极作为负极DC
‑
DC变换臂的第三连接端；第三二极管的的阳极与第三开关管的发射极电连接，第三二极管的的阴极与第三开关管的发射极电连接；第四开
关管的发射极与第三开关管的集电极电连接，第四开关管的集电极作为负极DC
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DC变换臂的第二连接端；第四二极管的阳极与第四开关管的发射极电连接；第四二极管的阴极与第四开关管的集电极电连接；第三开关管和第四开关管的基极用于接收控制信号，根据控制信号进行第三开关管和第四开关管的状态切换。3.根据权利要求2所述的一种适用于储能型风电机组的直流
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直流变换电路，其特征在于：正极尖峰电压保护电路与第二开关管相并联；所述正极尖峰电压保护电路包括依次串联的第一开关、第三电阻和第五电容；第一开关与第二开关管的发射极电连接，第五电容与第二开关管集电极电连接；当负极DC
‑
DC变换臂发生故障时，第一开关闭合；负极尖峰电压保护电路与第四开关管相并联；所述负极尖峰电压保护电路包括依次串联的第二开关、第四电阻和第六电容；第二开关与第四开关管的发射极电连接，第六电容与第四开关管...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈阳武，黄忠初，何立夫，任家朋，杨尉薇，桂本，陈晨，张宸，周梦，
申请(专利权)人：三峡智能工程有限公司，
类型：发明
国别省市：