风力发电机

摘要

本发明公开一种风力发电机，涉及风力发电领域，解决风力发电机中高频环流较大对风力发电机稳定运行不良影响的问题。该风力发电机，包括：至少一组定子模块，每组定子模块包括两个对称的定子模块；电气传动链路，每组定子模块连接有并联的两条电气传动链路，每条电气传动链路均包括变流器组；至少一个变压电抗模块，每个变压电抗模块与至少一条电气传动链路连接，变压电抗模块被配置为具有使得并联的变流器组的电路谐振频率避开变流器组中的变流器的开关频率的电抗。本发明能够降低并联的变流器的高频环流，减小对风力发电机的稳定运行的不良影响。

权利要求

1.一种风力发电机，其特征在于，包括：

至少一组定子模块(G1，G2，G3，G4)，每组定子模块(G1，G2，G3，G4)包括两个对称的定子模块(G1，G2，G3，G4)；

电气传动链路(10)，每组定子模块(G1，G2，G3，G4)连接有并联的两条电气传动链路(10)，每条电气传动链路(10)均包括变流器组；

至少一个变压电抗模块(11)，每个变压电抗模块(11)与至少一条所述电气传动链路(10)连接，所述变压电抗模块(11)被配置为具有使得并联的变流器组的电路谐振频率避开变流器组中的变流器开关频率的电抗。

2.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，当所述变压电抗模块(11)与并联的两条电气传动链路(10)连接时，所述变压电抗模块(11)包括弱耦合双分裂绕组变压器(12)，并且所述并联的两条电气传动链路(10)的两个输出端分别与所述弱耦合双分裂绕组变压器(12)低压侧的两个绕组对应连接。

3.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，当所述变压电抗模块(11)与两条电气传动链路(10)连接时，所述变压电抗模块(11)包括电抗器组和三绕组变压器(14)，且所述并联的两条电气传动链路(10)的两个输出端各连接有一个电抗器组，两个电抗器组的输出端分别与三绕组变压器(14)低压侧的两个绕组对应连接。

4.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，当所述变压电抗模块(11)与N条电气传动链路(10)连接时，N为大于2的偶数，所述变压电抗模块(11)包括弱耦合N分裂绕组变压器，并且所述N条电气传动链路(10)的N个输出端分别与弱耦合N分裂绕组变压器低压侧的N个绕组对应连接。

5.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，当所述变压电抗模块(11)与N条电气传动链路(10)连接时，N为大于2的偶数，所述变压电抗模块(11)包括电抗器组和(N+1)绕组变压器，且所述并联的N条电气传动链路(10)的N个输出端各连接有一个电抗器组，N个电抗器组的输出端分别与(N+1)绕组变压器低压侧的N个绕组对应连接。

6.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述变流器组包括与所述定子模块(G1，G2，G3，G4)连接的整流器(A1，A2，A3，A4)以及与所述整流器(A1，A2，A3，A4)连接的逆变器(B1，B2，B3，B4)。

7.根据权利要求1或6所述的风力发电机，其特征在于，每个所述定子模块(G1，G2，G3，G4)包括一套或一套以上的定子绕组。

8.根据权利要求1或6所述的风力发电机，其特征在于，每个所述定子模块(G1，G2，G3，G4)包括两套定子绕组。

9.根据权利要求8所述的风力发电机，其特征在于，所述两套定子绕组之间相位相同，或者相位相差30°，或者相位相差180°。

10.根据权利要求8所述的风力发电机，其特征在于，一组定子模块(G1，G2，G3，G4)中的一个定子模块(G1，G2，G3，G4)中的一套定子绕组和另一个定子模块(G1，G2，G3，G4)中的一套定子绕组均与一条电气传动链路(10)中的变流器组连接，所述一组定子模块(G1，G2，G3，G4)中的所述一个定子模块(G1，G2，G3，G4)中的另一套定子绕组与所述另一个定子模块(G1，G2，G3，G4)中的另一套定子绕组均与另一条电气传动链路(10)中的变流器组连接。

11.根据权利要求10所述的风力发电机，其特征在于，与同一条电气传动链路(10)连接的两套定子绕组的相位相同。

说明书

风力发电机

技术领域

[0001] 本发明涉及风力发电领域，尤其涉及一种风力发电机。

背景技术

[0002] 由于资源的短缺，可持续资源被应用于在越来越多的领域中。比如将风能、太阳能等可持续资源转化为电能。在风力发电领域中，通过风力发电系统将风能转化为电能，将转化得到的电能通过电网传输给需要用电的各个机。

[0003] 风力发电机中的发电机包括定子和转子，定子通过电气传动链路，将转化得到的电能传输给电网。电气传动链路中包括多个并联的变流器，由于各个变流器之间的PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)驱动信号的物理器件的差异，使得多个变流器之间的开关时间不一致。导致变流器的载波存在一定的相位差，从而使得并联的变流器在并联点和直流母线间存在较高的高频环流，对风力发电机的稳定运行有不良影响。

发明内容

[0004] 本发明实施例提供了一种风力发电机，能够降低并联的变流器(如整流器和/或逆变器)的高频环流，减小对风力发电机的稳定运行的不良影响。

[0005] 本发明实施例提供了一种风力发电机，包括：至少一组定子模块，每组定子模块包括两个对称的定子模块；电气传动链路，每组定子模块连接有并联的两条电气传动链路，每条电气传动链路均包括变流器组；至少一个变压电抗模块，每个变压电抗模块与至少一条电气传动链路连接，变压电抗模块被配置为具有使得并联的变流器组的电路谐振频率避开变流器组中的变流器开关频率的电抗。

[0006] 进一步地，当变压电抗模块与并联的两条电气传动链路连接时，变压电抗模块包括弱耦合双分裂绕组变压器，并且并联的两条电气传动链路的两个输出端分别与弱耦合双分裂绕组变压器低压侧的两个绕组对应连接。

[0007] 进一步地，当变压电抗模块与两条电气传动链路连接时，变压电抗模块包括电抗器组和三绕组变压器，且并联的两条电气传动链路的两个输出端各连接有一个电抗器组，两个电抗器组的输出端分别与三绕组变压器低压侧的两个绕组对应连接。

[0008] 进一步地，当变压电抗模块与N条电气传动链路连接时，N为大于2的偶数，变压电抗模块包括弱耦合N分裂绕组变压器，并且N条电气传动链路的N个输出端分别与弱耦合N分裂绕组变压器低压侧的N个绕组对应连接。

[0009] 进一步地，当变压电抗模块与N条电气传动链路连接时，N为大于2的偶数，所述变压电抗模块包括电抗器组和(N+1)绕组变压器，且所述并联的N条电气传动链路的N个输出端各连接有一个电抗器组，N个电抗器组的输出端分别与(N+1)绕组变压器低压侧的N个绕组对应连接。

[0010] 具体的，变流器组包括与定子模块连接的整流器以及与整流器连接的逆变器。

[0011] 具体的，每个定子模块包括一套或一套以上的定子绕组。

[0012] 具体的，每个定子模块包括两套定子绕组。

[0013] 进一步地，两套定子绕组之间相位相同，或者相位相差30°，或者相位相差180°[0014] 具体的，一组定子模块中的一个定子模块中的一套定子绕组和另一个定子模块中的一套定子绕组均与一条电气传动链路中的变流器组连接，一组定子模块中的一个定子模块中的另一套定子绕组与另一个定子模块中的另一套定子绕组均与另一条电气传动链路中的变流器组连接。

[0015] 进一步地，与同一条电气传动链路连接的两套定子绕组的相位相同。

[0016] 本发明实施例提供了一种风力发电机，该风力发电机包括至少一组定子模块，定子模块连接的电气传动链路，以及至少一个变压电抗模块，每组定子模块连接并联的两条电气传动链路，每条电气传动电路包括变流器组，每个变压电抗模块与至少一条电气传动链路连接，变压电抗模块被配置为具有使得并联的变流器组的电路谐振频率避开变流器组中的变流器开关频率的电抗。通过设置变压电抗模块的电抗，使得风力发电机的并联的变流器组的电路谐振频率避开并联的变流器开关频率，避免风力发电机的电路谐振频率与变流器的开关频率相等，从而避免出现最大的高频环流，并降低并联的变流器在并联点和直流母线间的高频环流，减小对风力发电机的稳定运行的不良影响。

附图说明

[0017] 从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

[0018] 图1a为本发明一实施例提供的风力发电机包含一组定子模块的示意图；

[0019] 图1b为本发明一实施例提供的风力发电机包含两组定子模块的示意图；

[0020] 图2为本发明一实施例提供的风力发电机的结构示意图；

[0021] 图3为本发明另一实施例的一个示例中的风力发电机的结构示意图；

[0022] 图4为本发明另一实施例的另一个示例中的风力发电机的结构示意图；

[0023] 图5为本发明另一实施例的又一示例中的风力发电机的结构示意图；

[0024] 图6为本发明另一实施例的再一示例中的风力发电机的结构示意图；

[0025] 图7为本发明实施例中的逆变器并联的电路示意图；

[0026] 图8a为图7中两个逆变器并联的等效电路图之一；

[0027] 图8b为图7中两个逆变器并联的等效电路图之二；

[0028] 图8c为图7中两个逆变器并联的等效电路图之三；

[0029] 图8d为图7中两个逆变器并联的等效电路图之四；

[0030] 图9为与图8c对应的交流稳态等效电路图。

[0031] 其中，G1，G2，G3，G4-定子模块；A1，A2，A3，A4-整流器；B1，B2，B3，B4-逆变器；10-电气传动链路；11-变压电抗模块；12-弱耦合双分裂绕组变压器；13-电抗器；14-三绕组变压器；15-弱耦合四分裂绕组变压器；16-五绕组变压器。

具体实施方式

[0032] 下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。

[0033] 本发明一实施例提供了一种风力发电机，该风力发电机包括至少一组定子模块、电气传动链路，以及至少一个变压电抗模块。其中，每组定子模块包括两个对称的定子模块。比如，图1a为本发明一实施例提供的风力发电机包含一组定子模块的示意图，如图1a所示，风力发电机包含定子模块G1和G2，定子模块G1和G2可为圆环段的形状，定子模块G1和G2组合成圆环状定子。或者，图1b为本发明一实施例提供的风力发电机包含两组定子模块的示意图，如图1b所示，风力发电机包含定子模块G1、G2、G3和G4，定子模块G1和G3为对称的两个定子模块，为一组定子模块，定子模块G2和G4为对称的两个定子模块，为一组定子模块，定子模块G1、G2、G3和G4可为圆环段的形状，定子模块G1、G2、G3和G4组合成圆环状定子。图2为本发明一实施例提供的风力发电机的结构示意图，如图2所示，每组定子模块连接有并联的两条电气传动链路10，每条电气传动链路10均包括变流器组，具体的，变流器组包括一个或多个变流器，其中，变流器可以为整流器，也可以为逆变器。每个变压电抗模块11与至少一条电气传动链路10连接，也就是说，每个变压电抗模块11可以只与一条电气传动链路10连接，每个变压电抗模块11也可以与多条电气传动链路10连接。上述变压电抗模块11具有变压功能，被配置为具有使得并联的变流器组的电路谐振频率避开变流器组中的变流器开关频率的电抗。

[0034] 由于并联连接的变流器的开关频率与风力发电机的电路的谐振频率相等时，产生的高频环流最大。根据现有技术中的风力发电的结构可得的参数，根据参数进行计算后可以得知使变流器之间的高频环流最大时的并联的变流器组电路谐振频率对应的电抗，通过设置变压电抗模块的电抗，并使得并联的变流器组的电路谐振频率避开变流器组中的变流器开关频率，以降低变流器之间的高频环流。比如，计算得到风力发电机中并联的变流器组产生最大的高频环流时，并联的变流器组的电路的电抗在10μH(微亨)～20μH左右，那么可以配置变压电抗模块具有mH级别的电抗，避免风力发电机的并联的变流器组的电路谐振频率与变流器开关频率相等，且使得配置有变压电抗模块的风力发电机的并联的变流器组的电路谐振频率远离变流器开关频率。

[0035] 本发明实施例提供了一种风力发电机，该风力发电机包括至少一组定子模块，定子模块连接的电气传动链路10，以及至少一个变压电抗模块11，每组定子模块连接并联的两条电气传动链路10，每条电气传动链路包括变流器组，每个变压电抗模块11与至少一条电气传动链路10连接，变压电抗模块11被配置为具有使得并联的变流器组的电路谐振频率避开变流器组中的变流器开关频率的电抗，避免了风力发电机的并联的变流器组的电路谐振频率与变流器开关频率相等，从而避免出现最大的高频环流，相对于现有技术能够降低并联的变流器在并联点和直流母线间的高频环流，减小对风力发电机的稳定运行的不良影响。设置变压电抗模块11具有的电抗使得并联的变流器组的电路谐振频率尽量远离变流器组中的变流器的开关频率的电抗，并进一步降低并联的变流器在并联点和直流母线间的高频环流。

[0036] 需要说明的是，上述每个定子模块包括一套或一套以上的定子绕组。风力发电机中的变压电抗模块11有多种结构，下面将以每个定子模块包括两套定子绕组来举例说明上述风力发电机中的变压电抗模块11的多种结构，风力发电机中的变流器组可包括与定子模块连接的整流器，以及与整流器连接的逆变器。整流器用于将交流电转换为直流电，逆变器用于将直流电转换为交流电。

[0037] 结构一：当变压电抗模块11与并联的两条电气传动链路10连接时，变压电抗模块11包括弱耦合双分裂绕组变压器12，并且并联的两条电气传动链路10的两个输出端分别与弱耦合双分裂绕组变压器12的两个低压绕组对应连接。一组定子模块中的一个定子模块中的一套定子绕组和另一个定子模块中的一套定子绕组均与一条电气传动链路10中的变流器组连接，一组定子模块中的一个定子模块中的另一套定子绕组与另一个定子模块中的另一套定子绕组均与另一条电气传动链路10中的变流器组连接。图3为本发明另一实施例的一个示例中的风力发电机的结构示意图。如图3所示，风力发电机包含定子模块G1、G2、G3和G4，其中定子模块G1和G3对称，定子模块G2和G4对称。定子模块G1和G3连接有并联的两条电气传动链路10，定子模块G2和G4连接有并联的另两条电气传动链路10。每个变压电抗模块
11与并联的两条电气传动链路10连接。具体的，定子模块G1中的一套定子绕组和定子模块G3中的一套定子绕组与整流器A1连接，定子模块G1中的另一套定子绕组和定子模块G3中的另一套定子绕组与整流器A2连接。同理，定子模块G2中的一套定子绕组和定子模块G4中的一套定子绕组与整流器A3连接，定子模块G2中的另一套定子绕组和定子模块G4中的另一套定子绕组与整流器A4连接。整流器A1、A2、A3和A4分别与逆变器B1、B2、B3、B4对应连接。相对于定子模块G1和G3，整流器A1和A2并联，逆变器B1、B2并联。相对于定子模块G2和G4，整流器A3和A4并联，逆变器B3、B4并联。逆变器B1、B2分别与一个双分裂绕组变压器12的两个低压绕组对应连接，逆变器B3、B4分别与另一个双分裂绕组变压器12的两个低压绕组对应连接。
两个弱耦合双分裂绕组变压器12的高压绕组输出通入电网。变压电抗模块11为弱耦合双分裂绕组变压器12，每个弱耦合双分裂绕组变压器12具有一个高压绕组和两个低压绕组。弱耦合双分裂绕组变压器12的二次侧两个绕组(即弱耦合双分裂绕组变压器12的低压侧的两个绕组)间的电抗比较大，能够使得并联的变流器组的电路谐振频率避开变流器组中的变流器开关频率。

[0038] 结构二：当变压电抗模块11与两条电气传动链路10连接时，变压电抗模块11包括电抗器组和三绕组变压器14，且并联的两条电气传动链路10的两个输出端各连接有一个电抗器组，两个电抗器组的输出端分别与三绕组变压器14二次侧两个绕组(即三绕组变压器14低压侧的两个绕组)对应连接。电抗器组包括至少一个电抗器。其中，三绕组变压器14的电抗可以小于等于高频环流电抗阈值，也可以大于高频环流电抗阈值。高频环流电抗阈值为并联的变流器组中的变流器形成的电路产生较大的高频环流的数值。若三绕组变压器14二次侧两个绕组间电抗小于等于高频环流电抗阈值，则该三绕组变压器14单独应用于变压电抗模块11时，并联的变流器组中的变流器形成的电路的电路谐振频率与变流器的开关频率相等或相近，产生最大或较大的高频环流。若三绕组变压器14二次侧两个绕组间电抗大于高频环流电抗阈值，则该三绕组变压器14单独应用于变压电抗模块11时，并联的变流器组中的变流器形成的电路的电路谐振频率避开变流器的开关频率，不会产生最大的高频环流。若三绕组变压器14二次侧两个绕组间电抗小于等于高频环流电抗阈值，则通过设置合适电抗的电抗器组，使得在变压电抗模块11中设置的电抗器组和三绕组变压器14的总等效电抗大于高频环流电抗阈值，能够使得并联的变流器组中的变流器形成的电路的电路谐振频率避开变流器的开关频率，从而降低风力发电机中并联的变流器组中的高频环流。若三绕组变压器14二次侧两个绕组间电抗大于高频环流电抗阈值，则变压电抗模块11中的电抗器组能够使并联的变流器组中的变流器形成的电路的电路谐振频率远离变流器的开关频率，从而进一步减低风力发电机中并联的变流器组中的高频环流。

[0039] 一组定子模块中的一个定子模块中的一套定子绕组和另一个定子模块中的一套定子绕组均与一条电气传动链路10中的变流器组连接，一组定子模块中的一个定子模块中的另一套定子绕组与另一个定子模块中的另一套定子绕组均与另一条电气传动链路10中的变流器组连接。图4为本发明另一实施例的另一个示例中的风力发电机的结构示意图。如图4所示，风力发电机包含定子模块G1、G2、G3和G4，其中定子模块G1和G3对称，定子模块G2和G4对称。定子模块G1和G3连接有并联的两条电气传动链路10，定子模块G2和G4连接有并联的另两条电气传动链路10。每个变压电抗模块11与并联的两条电气传动链路10连接。具体的，定子模块G1中的一套定子绕组和定子模块G3中的一套定子绕组与整流器A1连接，定子模块G1中的另一套定子绕组和定子模块G3中的另一套定子绕组与整流器A2连接。同理，定子模块G2中的一套定子绕组和定子模块G4中的一套定子绕组与整流器A3连接，定子模块G2中的另一套定子绕组和定子模块G4中的另一套定子绕组与整流器A4连接。整流器A1、A2、A3和A4分别与逆变器B1、B2、B3、B4对应连接。相对于定子模块G1和G3，整流器A1和A2并联，逆变器B1、B2并联。相对于定子模块G2和G4，整流器A3和A4并联，逆变器B3、B4并联。变压电抗模块11包括电抗器13和变压器14。其中，变压器14为普通的具有一个高压绕组和两个低压绕组的变压器14。设置每个电抗器组包括一个电抗器13。如图4所示，一个电抗器13的输入端与一条电气传动链路10中的逆变器B1的输出端连接，另一个电抗器13的输入端与另一条电气传动链路10中的逆变器B2的输出端连接，两个电抗器13的输出端分别与变压器14的两个低压绕组对应连接，变压器14的高压绕组的输出通入电网。电抗器13和变压器14的总电抗使得并联的变流器组的电路谐振频率避开变流器组中的变流器开关频率。

[0040] 结构三：当变压电抗模块11与N条电气传动链路10连接时，N为大于2的偶数，变压电抗模块11包括弱耦合N分裂绕组变压器，并且N条电气传动链路10的N个输出端分别与弱耦合N分裂绕组变压器低压侧的N个绕组对应连接。一组定子模块中的一个定子模块中的一套定子绕组和另一个定子模块中的一套定子绕组均与一条电气传动链路10中的变流器组连接，一组定子模块中的一个定子模块中的另一套定子绕组与另一个定子模块中的另一套定子绕组均与另一条电气传动链路10中的变流器组连接。图5为本发明另一实施例的又一示例中的风力发电机的结构示意图。如图5所示，风力发电机包含定子模块G1、G2、G3和G4，其中定子模块G1和G3对称，定子模块G2和G4对称。定子模块G1和G3连接有并联的两条电气传动链路10，定子模块G2和G4连接有并联的另两条电气传动链路10。变压电抗模块11为弱耦合四分裂绕组变压器15，与四条电气传动链路10连接。具体的，定子模块G1中的一套定子绕组和定子模块G3中的一套定子绕组与整流器A1连接，定子模块G1中的另一套定子绕组和定子模块G3中的另一套定子绕组与整流器A2连接。同理，定子模块G2中的一套定子绕组和定子模块G4中的一套定子绕组与整流器A3连接，定子模块G2中的另一套定子绕组和定子模块G4中的另一套定子绕组与整流器A4连接。整流器A1、A2、A3和A4分别与逆变器B1、B2、B3、B4对应连接。相对于定子模块G1和G3，整流器A1和A2并联，逆变器B1、B2并联。相对于定子模块G2和G4，整流器A3和A4并联，逆变器B3、B4并联。变压电抗模块11包括一个弱耦合四分裂绕组变压器15(即N等于4的弱耦合N分裂绕组变压器)，具有四个低压绕组和一个高压绕组。其中逆变器B1、B2、B3和B4与弱耦合四分裂绕组变压器15低压侧的四个绕组分别对应连接。
弱耦合四分裂绕组变压器15低压侧的四个绕组之间的电抗使得并联的变流器组的电路谐振频率避开变流器组中的变流器的开关频率。

[0041] 结构四：当变压电抗模块11与N条电气传动链路10连接时，N为大于2的偶数，变压电抗模块11包括(N+1)绕组变压器，并且N条电气传动链路10的N个输出端分别与(N+1)绕组变压器低压侧的N个绕组对应连接。一组定子模块中的一个定子模块中的一套定子绕组和另一个定子模块中的一套定子绕组均与一条电气传动链路10中的变流器组连接，一组定子模块中的一个定子模块中的另一套定子绕组与另一个定子模块中的另一套定子绕组均与另一条电气传动链路10中的变流器组连接。图6为本发明另一实施例的再一示例中的风力发电机的结构示意图。如图6所示，风力发电机包含定子模块G1、G2、G3和G4，其中定子模块G1和G3对称，定子模块G2和G4对称。定子模块G1和G3连接有并联的两条电气传动链路10，定子模块G2和G4连接有并联的另两条电气传动链路10。变压电抗模块11为五绕组变压器16，与四条电气传动链路10连接。电抗器组包括一个电抗器13。具体的，定子模块G1中的一套定子绕组和定子模块G3中的一套定子绕组与整流器A1连接，定子模块G1中的另一套定子绕组和定子模块G3中的另一套定子绕组与整流器A2连接。同理，定子模块G2中的一套定子绕组和定子模块G4中的一套定子绕组与整流器A3连接，定子模块G2中的另一套定子绕组和定子模块G4中的另一套定子绕组与整流器A4连接。整流器A1、A2、A3和A4分别与逆变器B1、B2、B3、B4对应连接。相对于定子模块G1和G3，整流器A1和A2并联，逆变器B1、B2并联。相对于定子模块G2和G4，整流器A3和A4并联，逆变器B3、B4并联。变压电抗模块11包括一个五绕组变压器16(即N等于4的(N+1)绕组变压器)，具有四个低压绕组和一个高压绕组。其中逆变器B1、B2、B3和B4与五绕组变压器16低压侧的四个绕组分别对应连接。五绕组变压器16的电抗可以小于等于高频环流电抗阈值，也可以大于高频环流电抗阈值。若五绕组变压器16的电抗小于等于高频环流电抗阈值，且五绕组变压器16低压侧的四个绕组间电抗小于等于高频环流电抗阈值，则通过设置合适电抗的电抗器组，使得在变压电抗模块11中设置的电抗器组和五绕组变压器16的总等效电抗大于高频环流电抗阈值，能够使得并联的变流器组中的变流器形成的电路的谐振频率避开变流器的开关频率，从而降低风力发电机中并联的变流器组中的高频环流。若五绕组变压器16低压侧的四个绕组间电抗大于高频环流电抗阈值，则变压电抗模块11中的电抗器组能够使并联的变流器组中的变流器形成的电路的电路谐振频率远离变流器的开关频率，从而进一步减低风力发电机中并联的变流器组中的高频环流。

[0042] 图7为本发明实施例中的逆变器并联的电路示意图。如图7所示，上部分的六个IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)为一个逆变器，下部分的六个IGBT为另一个逆变器。图8a为图7中两个逆变器并联的等效电路图之一，相当于图7中上部分的六个IGBT中的Sap1和下部分的六个IGBT中的Sap2导通，等效电路的两侧直流源极性相同，大小相等，不存在环流。图8b为图7中两个逆变器并联的等效电路图之二，相当于图7中上部分的六个IGBT中的San1和下部分的六个IGBT中的San2导通，等效电路的两侧直流源极性相同，大小相等，不存在环流。图8c为图7中两个逆变器并联的等效电路图之三，相当于图7中上部分的六个IGBT中的Sap1和下部分的六个IGBT中的San2导通，等效电路的两侧直流源极性相反，形成环流。图8d为图7中两个逆变器并联的等效电路图之四，相当于图7中上部分的六个IGBT中的San1和下部分的六个IGBT中的Sap2导通，等效电路的两侧直流源极性相反，形成环流。逆变器的载波存在一定的相位差时，并联的逆变器就会存在如图8c和图8d所示的高频环流。图9为与图8c对应的交流稳态等效电路图，其中，Lx与rx分别为并联的两个逆变器之间连线的等效电感(即连线电感)和电阻，ωS为逆变器的开关频率，Isc为高频环流，其余的rL，、rc为等效电阻，Lf和Cf为滤波电感和滤波电容。根据下面的公式(1)能够计算得到高频环流Isc：

[0043]

[0044] 为了计算高频环流Isc的简便，且不影响高频环流与Lx的之间的定性关系，可忽略rL、rc和rx，得到下面的公式(2)：

[0045]

[0046] 根据公式可知，当载波的相位差保持恒定时，开关环流峰的峰值随着连线电感Lx的变化并不是线性的，会在某个值上取得最大值。当图9中第二个网孔的谐振频率与逆变器的开关频率相等时，风力发电机中的高频环流最大。比如，根据某一风力发电机的相关参数计算可知，使高频环流最大的连线电感Lx在10-20uH左右，可以设置变压电抗模块11的电抗在mH级别，能够避开谐振频率，从而大大降低了高频环流。

[0047] 需要说明的是，分裂绕组变压器是指每相由一个高压绕组与两个或多个电压和容量均相同的低压绕组构成的多绕组电力变压器。可以将逆变器产生的固定频率、固定幅值交流电能，从低压绕组传输至高压绕组，而在故障时则具有限制短路电流的作用。而且，由于分裂绕组变压器的成本较低，且安装简单、体积小，因此还能够降低风力发电机的成本。

[0048] 上述实施例中的风力发电机中的多条电气传动链路10各自独立，若风力发电机包括四条电气传动链路10，则每条电气传动链路10传输四分之一的总输出功率。若个别定子模块、整流器、逆变器、分裂绕组变压器出现故障，只有对应的电气传动链路10失效，只会有一部分输出功率受到影响，未出现故障的电气传动链路10仍然能够正常工作，传输输出功率。比如，风力发电机的总输出功率为6MW，则每条电气传动链输出的功率是1.5MW。当一条电气传动链路10对应的定子模块、整流器、逆变器、分裂绕组变压器的低压绕组中的1个元件故障时，还可以实现风力发电机传输的输出功率为4.5MW；当一条电气传动链路10对应的分裂绕组变压器的高压绕组故障时，可以实现风力发电机传输电网功率为3MW。本发明实施例中的风力发电机能够在定子模块、整流器、逆变器、变压器(包括弱耦合双分裂变压器12、三绕组变压器14、弱耦合N分裂绕组变压器或(N+1)绕组变压器)出现故障且无法及时维修时，实现降功率容错运行，从而降低风力发电机故障导致的经济损失。

[0049] 对于上述包括两套定子绕组的定子模块来说，两套定子绕组之间相位相同，或者相位相差30°，或者相位相差180°。与同一条电气传动链路10连接的两套定子绕组的相位相同。比如，如图2所示，定子模块G1的两套定子绕组之间的相位可以相同，或相位相差30°，或相位相差180°。定子模块G1与G3的位于外环的定子绕组与同一条电气传送链路连接，定子模块G1与G3的位于外环的定子绕组的相位相同。

[0050] 需要说明的是，上面所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的主要技术创意。