本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种风电变流器功率拓扑。
背景技术：
如图1所示的一种风电变流器功率拓扑，包括依次串联连接在电网与发电机之间的断路器11、网侧电感12、网侧功率模块13、直流母线电容14、机侧功率模块15和机侧电感16。
随着风电整机功率的提升，变流器单机功率等级也越来越高。目前业内的通用做法是通过增加模块、电感和母线电容数量的方式来提升变流器的功率等级，如图2所示的一种风电变流器功率拓扑，在该拓扑结构中，直流母线都是短接到一起的。
请参考图3-图4进行理解，变流器每个支路都会有熔丝(图中的17、18所示)进行短路保护，熔丝串联在电感所在支路上，位于电感前端或电感后端。当变流器直流母线发生短路时，故障点的短路能量分别由直流母线电容、电网、发电机提供，其值大小如下所示：
因此，随着并联支路数量的增多，当变流器发生故障时，短路能量的大小成平方关系急速上升，从而给变流器带来极大的安全隐患。
技术实现要素：
有鉴于此，本申请提供一种风电变流器功率拓扑，旨在解决当风电变流器发生故障时，短路能量的大小成平方关系急速上升的问题。
根据本申请的一个方面，提供一种风电变流器功率拓扑，包括设置在电网与发电机之间的n个并联连接的变流器模块，其中n≥2；每一个变流器模块均包括依次连接的网侧电感、网侧功率模块、正负直流母线、机侧功率模块以及机侧电感，所述正负直流母线之间设置有直流母线电容；
n个变流器模块的正直流母线之间连接在一起，或者，n个变流器模块的负直流母线之间连接在一起。
在一种实施方式中，每一个变流器模块还包括直流母线中点；
n个变流器模块的正直流母线之间连接在一起，或者，n个变流器模块的负直流母线之间连接在一起，或者，n个变流器模块的直流母线中点之间连接在一起。
在一种实施方式中，所述风电变流器功率拓扑还包括保护器件；
n个变流器模块的正直流母线之间通过所述保护器件连接在一起，或者，n个变流器模块的负直流母线之间通过所述保护器件连接在一起。
在一种实施方式中，所述保护器件为熔丝。
在一种实施方式中，n个变流器模块的机侧电感的输出端连接在一起。
在一种实施方式中，n个变流器模块的网侧电感的输出端连接在一起。
在一种实施方式中，所述风电变流器功率拓扑还包括断路器；
n个变流器模块的网侧电感的输出端连接在一起之后通过所述断路器与所述电网连接。
在一种实施方式中，所述网侧功率模块和所述机侧功率模块均为pwm变流器。
在一种实施方式中，所述直流母线电容由多个串联和/或并联连接的电容组成。
本申请实施例提供的风电变流器功率拓扑，通过n个并联连接的变流器模块构成的风电变流器功率拓扑，其中n个变流器模块的正负直流母线之间均不相连；能够降低风电变流器的短路能量，减少损失。
附图说明
图1为现有的一种风电变流器功率拓扑示意图；
图2为现有的具有多个并联连接的变流器模块的风电变流器功率拓扑示意图；
图3为现有的具有熔丝的风电变流器功率拓扑示意图；
图4为现有的具有熔丝的另一风电变流器功率拓扑示意图；
图5为本申请实施例提供的风电变流器功率拓扑且其正直流母线之间连接在一起的示意图；
图6为本申请实施例提供的风电变流器功率拓扑且其负直流母线之间连接在一起的示意图；
图7为本申请实施例提供的风电变流器功率拓扑且其正直流母线之间通过保护器件连接在一起的示意图；
图8为本申请实施例提供的风电变流器功率拓扑且其负直流母线之间通过保护器件连接在一起的示意图；
图9为本申请实施例提供的具有直流母线中点的风电变流器功率拓扑且其正直流母线之间通过保护器件连接在一起的示意图；
图10为本申请实施例提供的风电变流器功率拓扑短路示意图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如果单边直流母线连接到一起，例如，如图10所示的负直流母线连接到一起，变流器1(假设n＝2)的网侧熔丝为fu1-1～fu3-1，网侧功率模块22不控整流时的二极管位号为d1-1～d6-1，母线电容为c1-1。变流器2的网侧熔丝为fu1-2～fu3-2，网侧功率模块22不控整流时的二极管位号为d1-2～d6-2，母线电容为c1-2。其中，变流器1和变流器2的负直流母线之间连接在一起。
变流器1母线发生短路时，如果不控整流电流由a相进入bc相流出，则短路电流ia-1通过fu1-1、d1-1进入短路点，然后由短路点流出，分成4个电流路径：ib-1、ic-1、ib-2和ic-2。其中ib-1流经d5-1和fu2-1，ic-1流经d6-1和fu3-1、ib-2流经d5-2和fu2-2，ic-2流经d6-2和fu3-2。整个短路能量的大小取决与熔丝fu1-1的熔断i2t。
若变流器1和变流器2的正直流母线连接到一起、负直流母线也连接到一起，当变流器1母线发生短路时，如果不控整流电流由a相进入bc相流出，则短路电流ia-1通过fu1-1和d1-1，ia-2通过fu1-2和d1-2进入母线短路点，然后由短路点流出，分成4个电流路径：ib-1、ic-1、ib-2和ic-2。其中ib-1流经d5-1和fu2-1，ic-1流经d6-1和fu3-1、ib-2流经d5-2和fu2-2，ic-2流经d6-2和fu3-2。整个短路能量的大小取决与熔丝fu1-1和fu1-2的总的熔断i2t。
所以可以看出单边直流母线连接的拓扑比共直流母线的拓扑短路时的短路能量要小得多，约为共直流母线拓扑短路能量的1/n2。基于上述分析，本申请提供以下实施例：
实施例一
如图5所示，本申请实施例一提供一种风电变流器功率拓扑，包括设置在电网与发电机g之间的n个并联连接的变流器模块，其中n≥2；每一个变流器模块均包括依次连接的网侧电感21、网侧功率模块22、正负直流母线23(图中的bus+和bus-所示)、机侧功率模块24以及机侧电感25，所述正负直流母线23之间设置有直流母线电容；
其中，n个变流器模块的正直流母线bus+之间连接在一起。
在一种实施方式中，n个变流器模块的机侧电感的输出端连接在一起。
在一种实施方式中，n个变流器模块的网侧电感的输出端连接在一起。
在一种实施方式中，所述风电变流器功率拓扑还包括断路器26；
n个变流器模块的网侧电感的输出端连接在一起之后通过所述断路器26与所述电网连接。
在一种实施方式中，所述网侧功率模块和所述机侧功率模块均为pwm变流器。
在一种实施方式中，所述直流母线电容由多个串联和/或并联连接的电容组成。
实施例二：
如图6所示，本申请实施例二提供的一种风电变流器功率拓扑，与实施例一不同的是，n个变流器模块的负直流母线bus-之间连接在一起。
实施例三
如图7所示，本申请实施例三提供的一种风电变流器功率拓扑，与实施例一不同的是，所述风电变流器功率拓扑还包括保护器件k1；n个变流器模块的正直流母线bus+之间通过所述保护器件k1连接在一起。其中，所述保护器件k1为熔丝。
实施例四
如图8所示，本申请实施例四提供的一种风电变流器功率拓扑，与实施例二不同的是，所述风电变流器功率拓扑还包括保护器件k1；n个变流器模块的负直流母线bus-之间通过所述保护器件k1连接在一起。其中，所述保护器件k1为熔丝。
实施例五
如图9所示，本申请实施例五提供的一种风电变流器功率拓扑，与实施例一不同的是，每一个变流器模块还包括直流母线中点；n个变流器模块的正直流母线之间连接在一起。
很容易想到的，n个变流器模块的负直流母线之间可以连接在一起，或者，n个变流器模块的直流母线中点之间可以连接在一起。
以上参照附图说明了本申请的优选实施例，并非因此局限本申请的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请的权利范围之内。
1.一种风电变流器功率拓扑，包括设置在电网与发电机之间的n个并联连接的变流器模块，其中n≥2；每一个变流器模块均包括依次连接的网侧电感、网侧功率模块、正负直流母线、机侧功率模块以及机侧电感，所述正负直流母线之间设置有直流母线电容；
其特征在于，n个变流器模块的正直流母线之间连接在一起，或者，n个变流器模块的负直流母线之间连接在一起。
2.根据权利要求1所述的风电变流器功率拓扑，其特征在于，每一个变流器模块还包括直流母线中点；
n个变流器模块的正直流母线之间连接在一起，或者，n个变流器模块的负直流母线之间连接在一起，或者，n个变流器模块的直流母线中点之间连接在一起。
3.根据权利要求1所述的风电变流器功率拓扑，其特征在于，所述风电变流器功率拓扑还包括保护器件；
n个变流器模块的正直流母线之间通过所述保护器件连接在一起，或者，n个变流器模块的负直流母线之间通过所述保护器件连接在一起。
4.根据权利要求3所述的风电变流器功率拓扑，其特征在于，所述保护器件为熔丝。
5.根据权利要求1所述的风电变流器功率拓扑，其特征在于，n个变流器模块的机侧电感的输出端连接在一起。
6.根据权利要求1所述的风电变流器功率拓扑，其特征在于，n个变流器模块的网侧电感的输出端连接在一起。
7.根据权利要求6所述的风电变流器功率拓扑，其特征在于，所述风电变流器功率拓扑还包括断路器；
n个变流器模块的网侧电感的输出端连接在一起之后通过所述断路器与所述电网连接。
8.根据权利要求1所述的风电变流器功率拓扑，其特征在于，所述网侧功率模块和所述机侧功率模块均为pwm变流器。
9.根据权利要求1所述的风电变流器功率拓扑，其特征在于，所述直流母线电容由多个串联和/或并联连接的电容组成。
技术总结