具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种基于模块化多电平变换器的双三相开绕组风力发电系统，包括双三相开绕组永磁同步风力发电机以及模块化多电平变换器2，所述模块化多电平变换器2包括多个模块化多电平变换器子模块3，每一个所述三相开绕组永磁同步发电机的三相开绕组1的两端依次串联多个所述模块化多电平变换器子模块3后分别连接至直流母线4的正极和负极，所述直流母线4的正极和负极之间还设有直流母线电容5。

在本实施例中，双三相开绕组永磁同步风力发电机的两套三相开绕组1空间上互差30º电角度。

在本实施例中，所述模块化多电平变换器子模块3为模块化多电平变换器半桥子模块、模块化多电平变换器全桥子模块、模块化多电平变换器二极管箝位型子模块或模块化多电平变换器箝位双子模块。

下面对本实施例作进一步说明：

再如图1所示，在基于模块化多电平的双三相开绕组永磁同步风力发电系统中，风机带动风力发电系统三相开绕组1旋转，在双三相开绕组A₁B₁C₁A₂B₂C₂与D₁E₁F₁D₂E₂F₂产生的交流电动势，交流电流分别经过模块化多电平变换器2的上、下桥臂的整流作用，从而将其转换为恒定的直流电。本实施例将双三相开绕组永磁同步发电机与模块化多电平变换器2相结合，兼具两种方案的优点；系统在提供较大容量和较高功率密度的同时，具有较高的冗余度与较高的可靠性，也具有很强的灵活度与可扩展能力。在双三相开绕组永磁同步风力发电机处于正常工作状态时，由于两组三相开绕组1均采用了开绕组的连接方式，因此可以对每一相绕组实行独立的控制策略，提升了风力发电系统控制方式的灵活性；而当双三相开绕组永磁同步发电机中的某一相绕组发生故障时，由于各个绕组独立控制的特点，其余几相绕组仍可以维持正常工作，因而保持风力发电系统的功率输出。同样地，由于风力发电系统采用了模块化多电平变换器2的拓扑结构，可以自由选择不同类型、不同数量的模块化多电平变换器子模块3作为模块化多电平变换器2的基本单元进行级联，从而灵活地调节变换器容量与输出电压等级，具有良好的可拓展能力；再对两侧模块化多电平变换器2实行相应的控制策略，从而实现对模块化多电平变换器2的灵活控制。模块化多电平变换器2具有较高的冗余性，当其中某一模块发生故障或异常运行时，模块化多电平变换器系统能够对故障模块化多电平变换器子模块3进行隔离，并控制其余模块化多电平变换器子模块3保持正常工作状态；从而维持系统正常功率输出，大幅提高系统的容错率与可靠性，保障风力发电系统正常运行。

如图2所示，在双三相开绕组永磁同步风力发电系统中，风力发电机组的叶片在风力的推动下旋转，机组的双三相开绕组1切割永磁体所产生的磁场，从而在绕组中产生六相感应电动势。两组三相开绕组1均采用开绕组的连接方式，且绕组之间相差30°电角度。两组三相开绕组1通过交流母线与模块化多电平变换器1相连接，再通过模块化多电平变换器1，在直流母线4上得到电压恒定的直流输出。本实施例中的永磁同步风力发电机采用了双三相开绕组方式连接，绕组数目比单三相绕组发电机提升了一倍，绕组允许通过的最大电流得到大幅提升，因而系统发电容量相较单绕组发电机也提升了一倍，可以获得更大的发电功率输出。此外，通过将双三相开绕组永磁同步风力发电机与模块化多电平变换器2进行融合，能够进一步提升系统电压等级和单机发电功率等级。

如图3所示的是几种常见的模块化多电平变换器子模块3的拓扑结构图。其中（a）为模块化多电平变换器半桥子模块，单个半桥子模块能够输出两种不同电平，且具有结构简单，使用器件少的特点，应用也最为广泛；（b）为模块化多电平变换器全桥子模块，单个全桥子模块能够输出3种不同电平，输出电压可以包含两种不同极性，且能够阻断故障电流，应用于双极性电压输出场合；（c）为模块化多电平变换器T型多电平子模块，单个二极管箝位性子模块能够输出3种不同电平，其控制相对简单，但不具备故障电流切除能力；（d）为模块化多电平变换器箝位双子模块，单个箝位双子模块能够输出4种不同电平，具有清除双向电流故障的作用，但相应控制复杂度也较高。在上述几种模块化多电平变换器子模块中，通过控制开关管的开通与关断，对模块化多电平变换器子模块的电容进行充放电控制。而将若干个相同或不同的模块化多电平变换器子模块进行级联，并通过控制各子模块的接入和切除，就能够在直流母线4上取得需要的直流输出电压。综上，本实施例所提出的发电系统由于采用模块化多电平变换器2，可以根据实际应用需求采用适合相应场景的模块化多电平变换器子模块3。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。