CN219372037U - 风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种风力发电机组，风力发电机组包括：发电机；转子回路，连接在发电机的转子和并网点之间；短路开关，连接在发电机的转子与短路点之间；定子回路，连接在发电机的定子和并网点之间，定子回路包括全功率变流器、定子开关、充电电路和旁路开关，其中，全功率变流器与并联连接的定子开关以及充电电路串联连接之后，与旁路开关并联连接，充电电路包括串联连接的充电电阻和充电开关。本公开能够在低风速时通过调整各个开关令转子回路退出并网，单独接入全功率变流器。此时由于转子回路退出，全功率变流器又不受转差影响，所以可以降低叶轮转速来实现最佳叶尖速比，从而提高风功率捕获，提升双馈机组在轻载时的发电效率。

Description

风力发电机组

技术领域

本公开涉及风力发电领域，更具体地，涉及一种风力发电机组。

背景技术

目前并网型风力发电机组存在两大主流技术路线，一种为直驱型风力发电机组，采用永磁同步发电机来转换电能，另一种为双馈型风力发电机组，采用异步发电机来转换电能，并且异步发电机的定子回路和转子回路都直接或间接地接入电网，实现双端馈电，即异步发电机具体为双馈异步发电机。传统的双馈型风力发电机组具体如图1所示，叶轮1＇带动齿轮箱2＇，实现风能对机械能的转换；齿轮箱2＇带动异步发电机3＇并实现机械能对电能的转换；异步发电机3＇的定子侧通过升压变压器4＇升压并并入风电场内部馈线上；异步发电机3＇的转子侧电能通过机侧变流器5＇、网侧变流器6＇和升压变压器4＇分别进行换流和升压，最终汇入风电场内部馈线上。在图1中，无论是变流器的高压侧还是低压侧，工作频率均为50Hz；此外，升压变压器4＇的高压侧一般都为35kV，低压侧电压等级根据机型不同而不同，一般选用690V占多数。鉴于此，图1所示的双馈型风力发电机组也可叫做低压工频型双馈异步风力发电机组。双馈型风力发电机组具有可以在不同的转速下实现恒频发电，满足用电负载和并网的要求的优势。

叶尖速比是风力发电机组的一个重要性能指标，指的是风轮叶片尖端线速度与风速之比，叶片越长，或者风轮转速越快，同风速下的叶尖速比就越大。为增大机组发电量，需要减小叶片设计叶尖速比。对于双馈型风力发电机组，在低风速时，要想使风轮运行于最佳的叶尖速比，需要风轮转速随风速降低而降低，这使得转差(异步发电机的定子旋转磁场转速与转子转速之差)过大，而由于转子电压与转差成正比，过大的转差会造成转子电压过高，超出机侧变流器的安全工作范围。因此，为保证机侧变流器安全，必须放弃风轮的最佳叶尖速比，即放弃最佳风功率捕获，导致双馈机组在轻载时发电效率远低于直驱机组。

实用新型内容

因此，如何提升双馈型风力发电机组在轻载时的发电效率，至关重要。

在一个总的方面，提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括：发电机；转子回路，连接在所述发电机的转子和并网点之间；短路开关，连接在所述发电机的转子与短路点之间；定子回路，连接在所述发电机的定子和所述并网点之间，所述定子回路包括全功率变流器、定子开关、充电电路和旁路开关，其中，所述全功率变流器与并联连接的所述定子开关以及所述充电电路串联连接之后，与所述旁路开关并联连接，所述充电电路包括串联连接的充电电阻和充电开关。

可选地，所述发电机的定子输出电压与所述风力发电机组所并入的电网的电压相匹配；所述风力发电机组还包括设置在所述转子回路中的升压变压器。

可选地，所述升压变压器的容量的取值范围为所述风力发电机组的容量的20％至35％。

可选地，所述全功率变流器包括以下至少一种：模块化多电平变流器、模块化多电平矩阵变流器。

可选地，所述全功率变流器的子模块包括以下至少一种：半桥子模块、全桥子模块、钳位双子模块、五开关子模块、四电容组合的半桥子模块。

可选地，所述全功率变流器包括串联连接的机侧变流器和网侧变流器。

可选地，所述全功率变流器还包括耦合在所述机侧变流器和所述网侧变流器之间的耗能电路，所述耗能电路包括串联连接的耗能电阻和耗能开关。

可选地，所述转子回路包括依次串联连接的转子机侧开关、转子变流器和转子网侧开关，所述转子机侧开关的一端连接在所述发电机的转子和所述短路开关之间，所述转子机侧开关的另一端连接所述转子变流器。

可选地，所述风力发电机组还包括并网开关，所述并网开关的一端同时连接到所述转子回路的网侧端和所述定子回路的网侧端，所述并网开关的另一端连接到所述并网点。

本公开提出了一种风力发电机组，通过设置短路开关、旁路开关和全功率变流器，能够在低风速时通过闭合短路开关和定子开关、断开旁路开关(实践中还会断开转子回路上的开关，此时充电开关保持断开)，令转子回路退出并网，单独将带有全功率变流器的定子回路经并网点接入电网，可令发电机不作为双馈异步发电机运行，而转变为普通的异步发电机运行(即仅定子侧单端馈电)，并利用全功率变流器实现定子侧电路的换流(转子回路正常接入时可利用转子回路上的转子变流器调节转子侧电流，进而实现定子侧电路的换流)。此时由于转子回路退出，全功率变流器又不受转差影响，所以可以降低叶轮转速来实现最佳叶尖速比，从而提高风功率捕获，提升双馈机组在轻载时的发电效率。该方案可降低风力发电机组的切入转速，提高双馈机组的变速范围，从而综合提高发电量。同时，通过在定子回路设置与定子开关并联连接的充电电路，能够令二者相互配合，并在启动状态下通过闭合充电开关、断开定子开关，令充电电阻接入定子回路中，从而在机组启动时拉低定子回路上的电流，为全功率变流器柔和地提供初始电压，降低全功率变流器直接连接并网点时产生冲击电流、损坏全功率变流器内部元器件的风险。待充电完成后，可通过断开充电开关、闭合定子开关，令充电电阻退出定子回路，全功率变流器进入正常工作状态。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本公开的上述以及其他目的和特点将会变得更加清楚，在附图中：

图1是示出相关技术中的双馈异步风力发电机组的拓扑图；

图2是示出根据本公开的一个实施例的风力发电机组的拓扑图；

图3是示出根据本公开的另一个实施例的风力发电机组的拓扑图；

图4至图8是示出根据本公开的实施例的全功率变流器的子模块拓扑图。

图1附图标号说明：

1＇：叶轮；2＇：齿轮箱；3＇：异步发电机；4＇：升压变压器；5＇：机侧变流器；6＇：网侧变流器；

图2和图3附图标号说明：

10：发电机；

20：转子回路；21：转子机侧开关；22：转子变流器；221：转子机侧变流器；222：转子网侧变流器；23：转子网侧开关；

30：短路开关；

40：定子回路；41：全功率变流器；411：机侧变流器；412：网侧变流器；413：耗能电路；4131：耗能电阻；4132：耗能开关；42：定子开关；43：旁路开关；44：充电电路；441：充电电阻；442：充电开关；

50：齿轮箱；

60：叶轮；

70：升压变压器；

80：并网开关；

A：并网点；

B：短路点。

具体实施方式

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***的全面理解。然而，在理解本申请的公开之后，在此描述的方法、设备和/或***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，可如在理解本申请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。

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***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申请的公开之后将是清楚的。

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。

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。

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。

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。

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)具有与由本公开所属领域的普通技术人员在理解本公开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公开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。

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公开的模糊解释时，将省略这样的详细描述。

下面将结合图2至图4介绍本公开的实施例提供的风力发电机组。

如图2所示，本公开一方面的实施例提供了一种风力发电机组，包括发电机10、转子回路20、短路开关30、定子回路40。

发电机10具体为异步发电机。和现有的机组一样，发电机10之前还依次连接有齿轮箱50和叶轮60。

转子回路20连接在发电机10的转子和并网点A之间，并网点A可直接连接电网，也可连接风电场内部馈线。转子回路20包括依次串联连接的转子机侧开关21、转子变流器22和转子网侧开关23，转子变流器22能够实现转子侧电路的换流，补偿机械频率和电频率之差，有效管理发电机10的运行状态。如图3所示，转子变流器22可采用传统的双馈变流器，具体包括转子机侧变流器221和转子网侧变流器222两部分，二者彼此独立控制，转子机侧变流器221可通过控制转子电流分量控制有功功率和无功功率，转子网侧变流器222可控制直流母线电压并确保转子变流器22运行在统一功率因数。通过在转子机侧变流器221和发电机10的转子之间设置转子机侧开关21，在转子网侧变流器222远离转子机侧变流器221的一侧设置转子网侧开关23，能够实现转子机侧变流器221和转子网侧变流器222的独立开关控制，保障了转子变流器22的可靠运行。

短路开关30连接在发电机10的转子与短路点B之间，短路开关30连接发电机10的转子的一端具体是连接在发电机10的转子和转子回路20的转子机侧开关21之间，使得转子机侧开关21的一端连接在发电机10的转子和短路开关30之间，另一端连接转子变流器22。当短路开关30闭合，可令转子回路20因短接而退出并网。

定子回路40连接在发电机10的定子和并网点A之间，定子回路40包括全功率变流器41、定子开关42、充电电路44和旁路开关43，其中，全功率变流器41与并联连接的定子开关42以及充电电路44串联连接之后，与旁路开关43并联连接，充电电路44包括串联连接的充电电阻441和充电开关442。通过在现有定子回路的基础上增设旁路开关43和全功率变流器41，能够与短路开关30相配合，在低风速时通过闭合短路开关30和定子开关42、断开旁路开关43(实践中还会断开转子回路20上的转子机侧开关21和转子网侧开关23，此时充电开关442保持断开)，令转子回路20退出并网，单独将带有全功率变流器41的定子回路40经并网点A接入电网，可令发电机10不作为双馈异步发电机运行，而转变为普通的异步发电机运行(即仅定子侧单端馈电)，并利用全功率变流器41的全功率运行实现定子侧电路的换流(转子回路20接入时可利用转子变流器22调节转子侧电流，进而实现定子侧电路的换流)。此时由于转子回路20退出，全功率变流器41又不受转差影响，所以可以降低叶轮60转速来实现最佳叶尖速比，从而提高风功率捕获，提升双馈机组在轻载时的发电效率。该方案可降低风力发电机组的切入转速，提高双馈机组的变速范围，从而综合提高发电量。同时，通过在定子回路40设置与定子开关42并联连接的充电电路44，能够令二者相互配合，并在启动状态下通过闭合充电开关442、断开定子开关42，令充电电阻441接入定子回路40中，从而在机组启动时拉低定子回路40上的电流，为全功率变流器41柔和地提供初始电压，降低全功率变流器41直接连接并网点A时产生冲击电流、损坏全功率变流器41内部元器件的风险。待充电完成后，可通过断开充电开关442、闭合定子开关42，令充电电阻441退出定子回路40，全功率变流器41进入正常工作状态。此外，通过将充电开关442也和充电电阻441一起与定子开关42并联，而不将充电电阻441与定子开关42并联连接之后与充电开关442串联连接，能够令充电开关442仅用于控制充电电路44的通断，而充电过程中通过充电开关442的电流较小，充电完成后充电开关442断开，定子回路40上的大电流也不会通过充电开关442，所以充电开关442可以选用小容量开关，有助于降低硬件成本。定子开关42则需要选用大容量开关，以保障定子回路40开关功能的可靠实现。实践中，判断充电是否完成可通过检测全功率变流器41所充得的电压是否足够来实现，确定充电完成后，可断开充电开关442，充电流程至此完成，可响应于充电流程完成，闭合定子开关42，使得控制流程简约高效。应理解，为满足缓冲需求，充电电阻441需要有较高的电阻，对容量则无要求。作为示例，与转子变流器22设置有转子机侧开关21和转子网侧开关23一样，全功率变流器41也可设置定子机侧开关和定子网侧开关，定子机侧开关设置在全功率变流器41的机侧变流器411和发电机10的定子之间，定子网侧开关设置在全功率变流器41的网侧变流器412远离机侧变流器411的一侧，本公开的定子开关42可以是定子机侧开关，也可以是定子网侧开关(如图2和图3所示)。

可选地，与现有双馈机组的定子输出电压通常为690V或1140V不同的是，本公开的发电机10的定子输出电压与风力发电机组所并入的电网的电压相匹配，例如在电网电压为35kV时，定子输出电压也为35kV，在电网电压为10kV时，定子输出电压也为10kV，使得发电机10的定子直接输出中压，此时定子回路40不必连接升压变压器70，可减少一次电能转换环节，有助于进一步提升发电效率。同时，风力发电机组的升压变压器70设置在转子回路20中，可将690V、1140V等电压等级升压至35kV或10kV中压，由于仅用于为转子侧升压，因而能够大幅降低升压变压器70的容量和体积，节约了安装空间，并可降低升压变压器70布局位置的承重代价，进而带来对应的成本降低，提升了整机经济性。作为示例，对于将升压变压器70布局在机组机舱的情况，可降低机舱承重代价，对于将升压变压器70布局在塔底的情况，可降低塔底塔架的承重代价。

进一步地，在发电机10的定子直接输出中压、升压变压器70设置在转子回路20中的情况下，升压变压器70的容量的取值范围为风力发电机组的容量的20％至35％。由于转子输出的功率通常约占总功率的20％至25％，所以升压变压器70的容量可相对于现有结构降低至少70％。此外，为保障使用安全，现有的升压变压器的容量往往在风力发电机组的容量的基础上保留有部分冗余，例如对于容量为6MW的风力发电机组，常采用容量为7MW的升压变压器，因此，升压变压器70的容量可略高于风力发电机组的容量的20％至25％。通过将升压变压器70的容量具体配置为风力发电机组的容量的20％至35％，既可满足转子侧的升压需求，保障机组的可靠运行，又能够大幅降低升压变压器70的容量和体积，提升整机经济性。具体地，可根据转子输出功率在风力发电机组容量中的实际占比来配置升压变压器70的容量取值。

可选地，全功率变流器41包括以下至少一种：模块化多电平变流器(ModularMultilevel Converter，简称MMC)、模块化多电平矩阵变流器(Modular MultilevelMatrix Converter，简称M3C)。通过选用模块化多电平变流器或模块化多电平矩阵变流器，能够令定子侧直接输出中压，满足定子输出电压的取值需求，并且此时电压高、电流应力小、损耗小，有助于充分提升发电效率。应理解，对于发电机10的定子输出低压的实施例，全功率变流器41可为常规的输出低压的变流器，此时升压变压器70的设置位置可参考现有结构，即参考图1，同时连接定子回路40的网侧端和转子回路20的网侧端。

可选地，如图3所示，全功率变流器41包括串联连接的机侧变流器411和网侧变流器412，机侧变流器411用于将交流电能转为直流电能，网侧变流器412用于将直流电能转为交流电能后，将发电机10产生的电能输送至并网点A，保障了转子侧的可靠电能输出。作为示例，如图3所示，机侧变流器411和网侧变流器412都采用模块化多电平变流器，采用三相结构，每相有上下两个桥臂，每个桥臂由N个子模块(Sub Module，简称SM)和一个桥臂电抗器Larm串联而成。

可选地，全功率变流器41的子模块包括以下至少一种：半桥子模块(参照图4)、全桥子模块(参照图5)、钳位双子模块(参照图6)、五开关子模块(参照图7)、四电容组合的半桥子模块(参照图8)。通过为全功率变流器41的子模块配置多种拓扑，能够根据具体应用场景的需求，综合考虑器件经济性、体积和控制复杂度选取合适的子模块拓扑，既提升了设计的灵活性，又有助于提升机组的发电效率。其中，除半桥子模块外，其他子模块均能够实现故障自清除。

进一步地，全功率变流器41还包括耦合在机侧变流器411和网侧变流器412之间的耗能电路413，耗能电路413包括串联连接的耗能电阻4131和耗能开关4132。通过配置耗能电路413，能够在发电机10产生的电能不能传递至并网点A时通过耗能电阻4131的发热来消耗电能，以免损坏机侧变流器411和网侧变流器412。具体地，若网侧变流器412故障，电能可经机侧变流器411传递至耗能电阻4131；若机侧变流器411故障，机侧变流器411内的续流二极管可以把能量传递至耗能电阻4131来消耗。因此，应理解，为满足消耗电能的需求，耗能电阻4131的容量或电流要大，对电阻则无要求。

可选地，风力发电机组还包括并网开关80，并网开关80的一端同时连接到转子回路20的网侧端和定子回路40的网侧端，并网开关80的另一端连接到并网点A。通过在并网点A的前端设置并网开关80，能够为机组提供接入并网点A的总开关，充分保障对机组的全面控制，保障了使用安全。

接下来结合如图3所示的风力发电机组，介绍本公开的一个具体实施例的风力发电机组的控制流程。

首先说明，机组正常运行的过程中，在低风速时，发电机10作为普通的异步发电机运行(即定子侧单端馈电)，并且定子回路40上的全功率变流器41参与并网，转子回路20退出并网，全功率变流器41将定子产生的电能输送至并网点A。由于参与并网的变流器为全功率变流器41，所以可将机组当前的运行模式称为全功率模式。在高风速时，发电机10作为双馈异步发电机运行(即定子侧和转子侧双端馈电)，并且定子回路40上的全功率变流器41退出运行，定子产生的电能直接输送至并网点A，转子回路20上的转子变流器22(采用传统的双馈变流器)参与并网，转子产生的电能通过转子变流器22和升压变压器70输送至并网点A。由于参与并网的变流器为双馈变流器(即转子变流器22)，所以机组当前的运行模式为常规的双馈模式。应理解，此时定子产生的电能未经升压变压器70，直接输送至并网点A，实践中可利用转子机侧变流器221调整转子电压，进而将定子输出电压调整至中压(例如前述的35kV或10kV)，从而令定子回路40无需连接升压变压器70，对于转子侧，由于转子机侧变流器221仅影响转子的机侧电压，所以转子的网侧电压仍为低压(例如前述的690V或1140V)，不会影响升压变压器70的工作。

当如图3所示的风力发电机组处于启动状态时，尚无功率输出，将转子变流器22切出，发电机10转子短接，使双馈异步发电机切换为普通的异步发电机。电能由电网经并网点A流入，通过向全功率变流器41的网侧变流器412和机侧变流器411的子模块电容充电，实现直流电压的建立，完成启动。此时，旁路开关43、转子网侧开关23、转子机侧开关21、定子开关42断开，短路开关30和并网开关80闭合，充电电路44中的充电开关442闭合，耗能电路413中的耗能开关4132断开，全功率变流器41的机侧变流器411和网侧变流器412中的开关器件(例如IGBT、IGCT这些可控的元器件)闭锁。

当如图3所示的风力发电机组处于正常运行状态时，叶轮60将风能转化为机械能，通过齿轮箱50变速后由发电机10将机械能转化为交流电能。此时可持续执行控制，例如可按照一定的频率定期获取机组实时的输出功率，再基于获取的输出功率与预设功率的大小关系，确定采用全功率模式还是双馈模式，周而复始，实现风力发电机组的动态持续控制。通过配置预设功率，并根据输出功率与预设功率的大小关系来控制机组在全功率模式和双馈模式之间切换，能够为不同运行模式的切换提供准确的依据，保障了控制的可靠性。此外，本公开针对双馈机组在轻载时(即低风速时)发电效率不足的问题，出发点是在低风速时运行全功率模式，在高风速时运行常规的双馈模式，但不同的机组对风速的敏感程度不同，同样的风速对一个机组而言属于低风速，对另一个机组则可能属于高风速。对此，本公开通过将功率作为区分高低风速的依据参数，能够有效区分机组是处于轻载状态还是处于重载状态，进一步提升了控制的准确性。

具体地，预设功率等于风力发电机组的额定功率与预设占比的乘积，预设占比的取值范围为15％至30％，例如为20％。风力发电机组的额定功率是在工作条件下，风力发电机组的设计要到达的最大持续输出电功率，反映了风力发电机组的发电能力。通过将额定功率与预设占比的乘积作为预设功率，能够为不同容量的机组提供统一的规则来确定预设功率，提升了规则的普适性。

以预设占比为20％为例，当如图3所示的风力发电机组处于正常运行状态时，在输出功率低于额定功率的20％(即预设功率)时，全功率变流器41运行于全功率模式，由机侧变流器411将交流电能转为直流电能，然后通过网侧变流器412将直流电能转为交流电能后将发电机10产生的电能输送至并网点A。此时旁路开关43、转子网侧开关23、转子机侧开关21、短路开关30、并网开关80均保持启动时的状态，充电电路44中的充电开关442断开，定子开关42闭合，耗能电路413中的耗能开关4132断开，机侧变流器411和网侧变流器412中的开关器件正常通断，将发出的功率全部传输到并网点A。在输出功率大于额定功率的20％时，全功率变流器41切出，转子变流器22投入，***运行于传统的双馈模式，发电机10发出的交流电能大部分通过定子回路40输送至并网点A，小部分经过转子变流器22的转子机侧变流器221和转子网侧变流器222变换后，通过升压变压器70输送至并网点A。此时，旁路开关43、转子网侧开关23、转子机侧开关21、并网开关80闭合，定子开关42、短路开关30断开，充电电路44中的充电开关442断开，耗能电路413中的耗能开关4132断开，转子机侧变流器221和转子网侧变流器222中的开关器件正常通断，将发出的部分功率传输至并网点A。

本公开提出了一种风力发电机组，通过设置短路开关30、旁路开关43和全功率变流器41，能够在低风速时通过闭合短路开关30和定子开关42、断开旁路开关43(实践中还会断开转子回路20上的开关，此时充电开关442保持断开)，令转子回路20退出并网，单独将带有全功率变流器41的定子回路40经并网点A接入电网，可令发电机10不作为双馈异步发电机运行，而转变为普通的异步发电机运行(即仅定子侧单端馈电)，并利用全功率变流器41实现定子侧电路的换流(转子回路20正常接入时可利用转子回路20上的转子变流器22调节转子侧电流，进而实现定子侧电路的换流)。此时由于转子回路20退出，全功率变流器41又不受转差影响，所以可以降低叶轮60转速来实现最佳叶尖速比，从而提高风功率捕获，提升双馈机组在轻载时的发电效率。该方案可降低风力发电机组的切入转速，提高双馈机组的变速范围，从而综合提高发电量。同时，通过在定子回路40设置与定子开关42并联连接的充电电路44，能够令二者相互配合，并在启动状态下通过闭合充电开关442、断开定子开关42，令充电电阻441接入定子回路40中，从而在机组启动时拉低定子回路40上的电流，为全功率变流器41柔和地提供初始电压，降低全功率变流器41直接连接并网点A时产生冲击电流、损坏全功率变流器41内部元器件的风险。待充电完成后，可通过断开充电开关442、闭合定子开关42，令充电电阻441退出定子回路40，全功率变流器41进入正常工作状态。

以上对本公开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公开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公开的权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括：

发电机(10)；

转子回路(20)，连接在所述发电机(10)的转子和并网点之间；

短路开关(30)，连接在所述发电机(10)的转子与短路点之间；

定子回路(40)，连接在所述发电机(10)的定子和所述并网点之间，所述定子回路(40)包括全功率变流器(41)、定子开关(42)、充电电路(44)和旁路开关(43)，其中，所述全功率变流器(41)与并联连接的所述定子开关(42)以及所述充电电路(44)串联连接之后，与所述旁路开关(43)并联连接，所述充电电路(44)包括串联连接的充电电阻(441)和充电开关(442)。

2.如权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，

所述发电机(10)的定子输出电压与所述风力发电机组所并入的电网的电压相匹配；

所述风力发电机组还包括设置在所述转子回路(20)中的升压变压器(70)。

3.如权利要求2所述的风力发电机组，其特征在于，

所述升压变压器(70)的容量的取值范围为所述风力发电机组的容量的20％至35％。

4.如权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，

所述全功率变流器(41)包括以下至少一种：模块化多电平变流器、模块化多电平矩阵变流器。

5.如权利要求4所述的风力发电机组，其特征在于，

所述全功率变流器(41)的子模块包括以下至少一种：半桥子模块、全桥子模块、钳位双子模块、五开关子模块、四电容组合的半桥子模块。

6.如权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，

所述全功率变流器(41)包括串联连接的机侧变流器(411)和网侧变流器(412)。

7.如权利要求6所述的风力发电机组，其特征在于，

所述全功率变流器(41)还包括耦合在所述机侧变流器(411)和所述网侧变流器(412)之间的耗能电路(413)，所述耗能电路(413)包括串联连接的耗能电阻(4131)和耗能开关(4132)。

8.如权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，

所述转子回路(20)包括依次串联连接的转子机侧开关(21)、转子变流器(22)和转子网侧开关(23)，所述转子机侧开关(21)的一端连接在所述发电机(10)的转子和所述短路开关(30)之间，所述转子机侧开关(21)的另一端连接所述转子变流器(22)。

9.如权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，

所述风力发电机组还包括并网开关(80)，所述并网开关(80)的一端同时连接到所述转子回路(20)的网侧端和所述定子回路(40)的网侧端，所述并网开关(80)的另一端连接到所述并网点。