直流风力发电机组以及永磁半直驱直流发电系统的制作方法

1.本发明总体说来涉及风力发电技术领域，更具体地讲，涉及直流风力发电机组以及包括所述直流风力发电机组的永磁半直驱直流发电系统。


背景技术：

2.能源是人类赖以生存和发展的物质基础，是促进社会经济可持续发展的关键基石。随着人类社会经济的快速发展，人类社会对能源的需求与日俱增，能源短缺问题日益突出。与此同时，归因于目前的能源消费结构特征(大多数为化石能源)，过多的化石能源消费已开始产生严峻的环境污染等生态问题，雾霾、温室效应等诸多问题正影响着人类的正常生活或发展。
3.在此情况下，为了解决能源短缺、环境污染等问题，风能等清洁、可再生、绿色能源开始受到大力重视，并得到了快速发展。其中，风力发电作为风能最为成熟的应用方式，已得到广泛应用，并开始快速发展。
4.目前，对于风力发电这一风能的开发利用场景包括陆地风电场、海上风电场和分散式风电场。然而，无论是陆地风电场、海上风电场还是分散式接入的风电场，通常是采用交流汇集、交流升压、交流并网的方式，系统拓扑图如图1所示。
5.从图1所示可知，对于风电场而言，风力发电机组1通过变流器2进行换流，将发电机输出的变频交流电转换成50hz恒频交流电，并通过升压单元变压器3汇入集电线路，n个集电线路通过风电场升压变电站4进一步升压后并入电网。这里，n的数量取决于风电场额定容量，一般而言，每一条馈线的额定容量小于30mw。从图1所示可知，整个系统为交流发电系统，即，交流风力发电机组、交流集电、交流升压、交流并网。
6.目前在市场上已被批量投运的交流风电机组型式主要有三种，分别如图 2、图3、图4所示。
7.从图2所示可知，叶片1直接带动永磁同步发电机2动作，实现风能对机械能和电能的转换，全功率变流器3将永磁同步发电机2所输出的变频变压交流电换流成恒频恒压交流电，升压变压器4再把全功率变流器3所输出的恒频恒压交流电升压并汇入风电场内部馈线上。
8.从图3所示可知，叶片1带动齿轮箱2转动，实现风能对机械能的转换，齿轮箱2带动异步发电机3动作，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5升压，并并入风电场内部馈线上，异步发电机3 的转子侧电能通过变流器4和升压变压器5分别进行换流和升压，最终汇入风电场内部馈线上。
9.从图4所示可知，叶片1带动齿轮箱2转动，实现风能对机械能的转换，齿轮箱2又带动永磁同步发电机3，实现机械能对电能的转换，全功率变流器4将永磁同步发电机3所输出的变频变压交流电换流成恒频恒压交流电，升压变压器5将全功率变流器4所输出的恒频恒压交流电升压并汇入风电场内部馈线上。
10.从上述图2、图3、图4可知，交流风电机组设计方案无论采用哪一种设计方案，均存
在如下的客观不足：
11.(1)无法适用于具备更多技术优势和经济优势的全直流风电场的应用场景中；
12.(2)由于主回路电能的“交流”特性，使得交流风电机组的损耗高、效率低；
13.(3)主回路的变压器因为是感性元件，会产生一定的无功损耗，且由于交流谐波等因素的影响，还会产生噪音等问题。
14.除上述交流风电机组之外，还存在直流风电机组设计方案，目前已有的直流风电机组拓扑方式主要有以下几类，如图5～图7(针对直驱型直流风电机组)、图8(针对双馈型直流风电机组)，存在的不足有：
15.从图5所示可知，这种拓扑方案比较简单且直接，即，在原有交流系统的电网端增设了不可控整流器83，并通过取电系统81解决了直流风电机组的交流取电问题。
16.从图6所示可知，这种拓扑方案也比较简单且直接，其在原有交流系统的电网端增设了不可控整流器和单相变压器，并通过取电系统解决了直流风电机组的交流取电问题。
17.但是上述两种拓扑方案由于增设了不可控整流器、取电系统，导致系统成本被大幅提高。此外，上述两种拓扑方案只适用于并联型全直流风电场，因均压等问题，无法或者难以适用于串联型全直流风电场。
18.从图7所示可知，对于串联型全直流风电场，这种拓扑方案虽然较好地解决了串联型全直流风电场系统中的风力发电机组的均压问题，但没有考虑风力发电机组侧低压系统和系统侧高压系统的隔离措施。在这种情况下，如果发生故障，有可能导致系统侧的高电压全部施加在低压系统或者设备身上，显然存在很大的安全隐患，无法在工程实践中推广使用。
19.从图8所示可知，对于双馈型风力发电机组而言，可在电网端增设整流器，并通过增加取电装置来实现了双馈型交流风电机组的直流化，但这仍存在成本被提高的问题。


技术实现要素：

20.本发明的示例性实施例的目的在于提供一种直流风力发电机组以及一种包括所述直流风力发电机组的永磁半直驱直流发电系统，以克服上述至少一种缺陷。
21.在一个总体方面，提供一种直流风力发电机组，所述直流风力发电机组包括叶片、齿轮箱、永磁同步发电机、升压变压器和整流器，其中，叶片用于带动齿轮箱转动，齿轮箱通过传动轴驱动永磁同步发电机动作，升压变压器连接永磁同步发电机，对永磁同步发电机输出的交流电压进行升压，整流器连接升压变压器，对升压后的交流电压进行整流得到直流电压。
22.可选地，所述升压变压器包括至少一个双绕组升压变压器，其中，所述至少一个双绕组升压变压器的低压侧的绕组连接永磁同步发电机，所述至少一个双绕组升压变压器的高压侧的绕组连接整流器。
23.可选地，所述整流器的数量可为至少两个，第n个整流器的直流电压正向输出端(udc )与第(n-1)个整流器的直流电压负向输出端(udc-)连接；所述升压变压器包括多绕组升压变压器，所述多绕组升压变压器的绕组数量为至少三个，所述多绕组升压变压器的低压侧的绕组连接永磁同步发电机，所述多绕组升压变压器的高压侧的各绕组分别对应连接所述至少两个整流器。
24.可选地，所述至少一个双绕组升压变压器可包括第一级双绕组升压变压器和至少两个第二级双绕组升压变压器，其中，第一级双绕组升压变压器的低压侧的绕组连接永磁同步发电机，第一级双绕组升压变压器的高压侧的绕组连接各所述至少两个第二级双绕组升压变压器的低压侧的绕组；所述整流器的数量为至少两个，第n个整流器的直流电压正向输出端(udc )与第(n-1) 个整流器的直流电压负向输出端(udc-)连接；各所述至少两个第二级双绕组升压变压器的高压侧的绕组分别对应连接一个所述整流器。
25.可选地，所述永磁同步发电机可包括多个绕组，所述升压变压器可包括多个双绕组升压变压器，所述整流器的数量与所述多个双绕组升压变压器的数量一样，第n个整流器的直流电压正向输出端(udc )与第(n-1)个整流器的直流电压负向输出端(udc-)连接；其中，每个双绕组升压变压器的低压侧的绕组分别连接到永磁同步发电机的对应的绕组，每个双绕组升压变压器的高压侧的绕组分别连接到一个所述整流器。
26.在另一总体方面，提供一种永磁半直驱直流发电系统，所述永磁半直驱直流发电系统包括多个上述的直流风力发电机组。
27.可选地，所述多个直流风力发电机组可并联连接。
28.可选地，所述多个直流风力发电机组中第1个直流风力发电机组的整流器的直流电压正向输出端(udc )作为所述永磁半直驱直流发电系统的直流电压正向输出端(udc )，第n个直流风力发电机组中的整流器的直流电压正向输出端(udc )与第(n-1)个直流风力发电机组的整流器的直流电压负向输出端(udc-)连接，最后一个直流风力发电机组的整流器的直流电压负向输出端(udc-)作为所述永磁半直驱直流发电系统的直流电压负向输出端 (udc-)。
29.可选地，每一直流风力发电机组中的整流器可包括与升压变压器连接的整流单元以及连接所述整流单元与电网的功率模块。
30.可选地，每个功率模块可包括第一功率组件、第二功率组件、电容器，其中，电容器的一端连接对应的整流器的第一输出端子，电容器的另一端连接对应的整流器的第二输出端子，第一功率组件的一端连接到电容器的所述一端，第一功率组件的另一端连接到第二功率组件的一端，第二功率组件的另一端连接到电容器的所述另一端，第一功率组件的所述另一端作为第一直流输出端子，第二功率组件的所述另一端作为第二直流输出端子。
31.基于本发明示例性实施例的直流风力发电机组以及包括所述直流风力发电机组的永磁半直驱直流发电系统所提出的直流风电机组的拓扑方案，可以实现高效输送电能，并有效降低综合成本。
附图说明
32.通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的详细描述，本发明示例性实施例的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚。
33.图1示出现有的风电场典型设计方案主回路拓扑示意图；
34.图2示出现有的永磁直驱风力发电机组的主回路拓扑结构示意图；
35.图3示出现有的双馈异步风力发电机组的主回路拓扑结构示意图；
36.图4示出现有的永磁半直驱风力发电机组的主回路拓扑结构示意图；
37.图5示出现有的永磁直驱直流风电机组的主回路拓扑结构示意图(适用于并联方
案)；
38.图6示出现有的永磁直驱直流风电机组的另一主回路拓扑结构示意图 (适用于并联方案)；
39.图7示出现有的永磁直驱直流风电机组的再一主回路拓扑结构示意图 (适用于串联方案)；
40.图8示出现有的双馈型直流风电机组的主回路拓扑结构示意图(适用于并联方案)；
41.图9示出根据本发明第一示例性实施例的直流风力发电机组的拓扑结构示意图；
42.图10示出根据本发明第二示例性实施例的直流风力发电机组的拓扑结构示意图；
43.图11示出根据本发明第三示例性实施例的直流风力发电机组的拓扑结构示意图；
44.图12示出根据本发明第四示例性实施例的直流风力发电机组的拓扑结构示意图；
45.图13示出根据本发明第五示例性实施例的直流风力发电机组的拓扑结构示意图；
46.图14示出根据本发明第六示例性实施例的直流风力发电机组的拓扑结构示意图；
47.图15示出根据本发明示例性实施例的永磁半直驱直流发电系统的串联拓扑结构示意图。
具体实施方式
48.现在，将参照附图更充分地描述不同的示例实施例，一些示例性实施例在附图中示出。
49.在本发明示例性实施例中，引入全直流风电场的设计概念，提出一种直流风力发电机组以及永磁半直驱直流发电系统，以解决全交流风电场设计方案中所存在的诸多不足。
50.下面通过多个实施例来阐述本发明示例性实施例的直流风力发电机组以及永磁半直驱直流发电系统的拓扑结构。
51.第一示例性实施例
52.图9示出根据本发明第一示例性实施例的直流风力发电机组的拓扑结构示意图。
53.如图9所示，永磁半直驱直流风力发电机组作为全直流风电场设计方案的关键设备，包括叶片1、齿轮箱2、永磁同步发电机3、升压变压器4和整流器5。
54.具体说来，叶片1在风能作用下旋转，用于带动齿轮箱2转动，以实现风能到机械能的转换。
55.齿轮箱2通过传动轴驱动永磁同步发电机3动作，以实现机械能到电能的转换。
56.这里，随着风速的变化，永磁同步发电机3的转速也随之变化，因此永磁同步发电机3输出的电压的幅值和频率是变化的，即，永磁同步发电机3 输出的是变频变压交流电。
57.在一优选示例中，永磁同步发电机3为转速大于设定转速值的永磁同步发电机，即，为中高速永磁同步发电机。这里，可依据本领域中对中高速永磁同步发电机的定义来确定设定转速值的大小，或者也可以依据本领域技术人员的经验来确定设定转速值的大小。
58.升压变压器4的输入端连接永磁同步发电机3，对永磁同步发电机3输出的交流电压进行升压。
59.这里，升压变压器4将永磁同步发电机3输出的低数值的交流电压变换为同频率的
另一较高数值的交变电压。
60.整流器5的输入端连接升压变压器4的输出端，对升压后的交流电压进行整流得到直流电压，以通过其输出端向外网提供直流电压输出。
61.也就是说，整流器5将升压后的交流电压整流成直流电压，整流器5的输出端连接到外网，以将永磁同步发电机3产生的电能输出到外网。作为示例，整流器5可为可控整流器或者不可控整流器。
62.在上述直流风力发电机组中，因为永磁同步发电机3为中高速同步发电机，因此其所输出的频率大于工频，这就创造条件去使用升压变压器4，而且恰好在永磁同步发电机3的输出点，避免了接入全功率变流器，实现了成本的降低。
63.在第一示例性实施例中，升压变压器4可包括至少一个双绕组升压变压器，在此情况下，至少一个双绕组升压变压器的低压侧的绕组(即，原边) 连接永磁同步发电机，至少一个双绕组升压变压器的高压侧的绕组(即，副边)连接整流器5的输入端。
64.在上述示例性实施例中，直流风力发电机组具有一条供电线路，但本发明不限于此，直流风力发电机组还可具有多条并联的供电线路，多条并联的供电线路中的每条供电线路设置一整流器，每个整流器之间串联连接，通过整流器的串联来获得更好的直流输出电压。
65.下面通过第二示例性实施例至第六示例性实施例来阐述包括多条并联的供电线路的直流风力发电机组的几种拓扑结构。
66.第二示例性实施例
67.图10示出根据本发明第二示例性实施例的直流风力发电机组的拓扑结构示意图。
68.如图10所示，直流风力发电机组包括叶片1、齿轮箱2、永磁同步发电机3、升压变压器4和整流器5。
69.这里，图10所示的叶片1、齿轮箱2、永磁同步发电机3与图9所示的叶片1、齿轮箱2、永磁同步发电机3相同，本发明对此部分内容不再赘述。
70.升压变压器4可包括多绕组升压变压器，多绕组升压变压器的绕组数量为至少三个，整流器5的数量为至少两个。在第二示例性实施例中，升压变压器4可包括三绕组升压变压器，即，绕组数量为三个，整流器5可包括第一整流器和第二整流器。
71.例如，三绕组升压变压器4的低压侧的绕组连接永磁同步发电机3，三绕组升压变压器4的高压侧的第一绕组连接第一整流器的输入端，三绕组升压变压器4的高压侧的第二绕组连接第二整流器的输入端。
72.此时，直流风力发电机组具有并联连接的两条供电线路，一条供电线路为：叶片1
→
齿轮箱2
→
永磁同步发电机3
→
升压变压器4
→
第一整流器，另一条供电线路为：叶片1
→
齿轮箱2
→
永磁同步发电机3
→
升压变压器4
→
第二整流器。
73.第一整流器与第二整流器串联连接，即，第一整流器的第二输出端子(直流电压负向输出端udc-)连接第二整流器的第一输出端子(直流电压正向输出端udc )，第一整流器的第一输出端子(udc )、第二整流器的第二输出端子(udc-)作为整流器5的输出端向外网提供直流电压输出。
74.第三示例性实施例
75.图11示出根据本发明第三示例性实施例的直流风力发电机组的拓扑结构示意图。
76.如图11所示，直流风力发电机组包括叶片1、齿轮箱2、永磁同步发电机3、升压变压器4和整流器5。
77.这里，图11所示的叶片1、齿轮箱2、永磁同步发电机3与图9所示的叶片1、齿轮箱2、永磁同步发电机3相同，本发明对此部分内容不再赘述。
78.在第三示例性实施例中，升压变压器4可包括多绕组升压变压器，即，升压变压器4的高压侧包括多个绕组，整流器可包括多个整流器。在这种情况下，直流风力发电机组可具有并联连接的多条供电线路，升压变压器4的高压侧的绕组的数量与多条供电线路的数量相同，即，也与整流器的数量相同，每条供电线路设置一整流器。具体地讲，多绕组升压变压器4的高压侧的一个绕组对应一个整流器，且多个整流器之间串联连接。
79.例如，多绕组升压变压器4的低压侧的绕组连接永磁同步发电机3，多绕组升压变压器4的高压侧的每个绕组分别连接到对应的整流器。这里，从串联连接的多个整流器中的首、尾整流器引出输出端子，作为整流器5的输出端向外网提供直流电压输出。
80.第n个整流器的直流电压正向输出端(udc )与第(n-1)个整流器的直流电压负向输出端(udc-)连接。这里，第n个整流器可指串联连接的多个整流器中除首、尾整流器之外的其他整流器，其中，2≤n≤m，m表示整流器的数量。首个整流器的直流电压正向输出端(udc )、末尾整流器的直流电压负向输出端(udc-)作为整流器5的输出端提供直流电压输出。
81.在上述示例性实施例中，升压系统采用的是一级变压器设计方案，但本发明不限于此，升压系统还可以采用二级变压多路变压器并联设计方案。这样，不仅可以解决单台变压器占地空间大、制造难度大、高压隔离等问题，同时通过各整流器的串联得到更好的直流输出电压。
82.在此情况下，升压变压器包括至少一个双绕组升压变压器，至少一个双绕组升压变压器可包括第一级双绕组升压变压器4和第二级双绕组升压变压器5。
83.第一级双绕组升压变压器4的输入端连接永磁同步发电机3，第一级双绕组升压变压器4的输出端连接第二级双绕组升压变压器5的输入端，第二级双绕组升压变压器5的输出端连接整流器6的输入端。
84.下面参照图12和图13来介绍采用二级变压多路变压器并联设计方案的直流风力发电机组的拓扑结构。
85.第四示例性实施例
86.图12示出根据本发明第四示例性实施例的直流风力发电机组的拓扑结构示意图。
87.如图12所示，直流风力发电机组包括叶片1、齿轮箱2、永磁同步发电机3、第一级双绕组升压变压器4、第二级双绕组升压变压器5和整流器6。
88.这里，图12所示的叶片1、齿轮箱2、永磁同步发电机3与图9所示的叶片1、齿轮箱2、永磁同步发电机3相同，本发明对此部分内容不再赘述。
89.在第四示例性实施例中，至少一个双绕组升压变压器可包括第一级双绕组升压变压器4和至少两个第二级双绕组升压变压器5(如，第一双绕组升压变压器和第二双绕组升压变压器)，整流器6的数量为至少两个，例如，整流器6可包括第一整流器和第二整流器。
90.例如，第一级双绕组升压变压器4的输入端连接永磁同步发电机3，第一双绕组升压变压器的输入端连接第一级双绕组升压变压器4的输出端，第一双绕组升压变压器的输
出端连接第一整流器的输入端，第二双绕组升压变压器的输入端连接第一级双绕组升压变压器4的输出端，第二双绕组升压变压器的输出端连接第二整流器的输入端。
91.此时，直流风力发电机组具有两条并联的供电线路，一条供电线路为：叶片1
→
齿轮箱2
→
永磁同步发电机3
→
第一级双绕组升压变压器4
→
第一双绕组升压变压器
→
第一整流器，另一条供电线路为：叶片1
→
齿轮箱2
→
永磁同步发电机3
→
第一级双绕组升压变压器4
→
第二双绕组升压变压器
→
第二整流器。
92.第一整流器与第二整流器串联连接，即，第一整流器的第二输出端子(直流电压负向输出端udc-)连接第二整流器的第一输出端子(直流电压正向输出端udc )，第一整流器的第一输出端子(udc )、第二整流器的第二输出端子(udc-)作为整流器6的输出端向外网提供直流电压输出。
93.第五示例性实施例
94.图13示出根据本发明第五示例性实施例的直流风力发电机组的拓扑结构示意图。
95.如图13所示，直流风力发电机组包括叶片1、齿轮箱2、永磁同步发电机3、第一级双绕组升压变压器4、第二级双绕组升压变压器5和整流器6。
96.这里，图13所示的叶片1、齿轮箱2、永磁同步发电机3与图9所示的叶片1、齿轮箱2、永磁同步发电机3相同，本发明对此部分内容不再赘述。
97.在第五示例性实施例中，至少一个双绕组升压变压器可包括第一级双绕组升压变压器4和多个第二级双绕组升压变压器5(如，多个双绕组升压变压器)，整流器6包括多个整流器，此时，直流风力发电机组具有多条并联的供电线路，整流器6的数量与第二级双绕组升压变压器5的数量相同。
98.第一级双绕组升压变压器4的低压侧的绕组连接永磁同步发电机3，第一级双绕组升压变压器4的高压侧的绕组连接各第二级双绕组升压变压器5 的低压侧的绕组，各第二级双绕组升压变压器5的高压侧的绕组分别对应连接一个整流器，多个整流器之间串联连接。
99.第n个整流器的直流电压正向输出端(udc )与第(n-1)个整流器的直流电压负向输出端(udc-)连接。这里，从串联连接的多个整流器中的首、尾整流器引出输出端子，作为整流器6的输出端向外网提供直流电压输出。
100.第六示例性实施例
101.图14示出根据本发明第六示例性实施例的直流风力发电机组的拓扑结构示意图。
102.如图14所示，直流风力发电机组包括叶片1、齿轮箱2、永磁同步发电机3、升压变压器4和整流器5。
103.这里，图14所示的叶片1、齿轮箱2与图9所示的叶片1、齿轮箱2相同，本发明对此部分内容不再赘述。
104.在第六示例性实施例中，永磁同步发电机3可包括多个绕组，在此情况下，升压变压器4可包括多个双绕组升压变压器，整流器5可包括多个整流器，整流器的数量与多个双绕组升压变压器的数量相同。
105.升压变压器4中的每个双绕组升压变压器的低压侧的绕组分别连接到永磁同步发电机的对应的绕组，每个双绕组升压变压器的高压侧的绕组分别连接到对应的一个整流器，多个整流器之间串联连接。
106.第n个整流器的直流电压正向输出端(udc )与第(n-1)个整流器的直流电压负向输出端(udc-)连接。从串联连接的多个整流器中的首、尾整流器引出输出端子，作为整流器5的输出端向外网提供直流电压输出。
107.在上述拓扑结构中，各路永磁同步发电机3的绕组通过单独的升压系统进行隔离，最终通过整流器的串联得到更好的直流输出电压。
108.根据本发明示例性实施例还提供一种永磁半直驱直流发电系统，该永磁半直驱直流发电系统包括上述的多个直流风力发电机组。
109.应理解，上述所列举的各种拓扑结构的直流风力发电机组即可适用于并联型直流风电场(多个直流风力发电机组并联连接)，也可适用于串联型直流风电场(多个直流风力发电机组串联连接)。下面参照图15来介绍直流风力发电机组在串联型直流风电场中的串联拓扑结构。
110.图15示出根据本发明示例性实施例的永磁半直驱直流发电系统的串联拓扑结构示意图。
111.在本示例中，永磁半直驱直流发电系统可包括多个直流风力发电机组，每个直流风力发电机组包括叶片、齿轮箱、永磁同步发电机、升压变压器和整流器，每个整流器包括与升压变压器连接的整流单元以及连接整流单元与电网的功率模块。
112.例如，多个直流风力发电机组中的第1个直流风力发电机组的整流器的直流电压正向输出端(udc )作为永磁半直驱直流发电系统的直流电压正向输出端(udc )，第n个直流风力发电机组中的整流器的直流电压正向输出端(udc )与第(n-1)个直流风力发电机组的整流器的直流电压负向输出端 (udc-)连接，最后一个直流风力发电机组的整流器的直流电压负向输出端 (udc-)作为永磁半直驱直流发电系统的直流电压负向输出端(udc-)。这里，第n个整流器可指串联连接的多个整流器中除首、尾整流器之外的其他整流器。
113.针对每个直流风力发电机组中的任一直流风力发电机组，该任一直流风力发电机组的整流单元的输入端连接升压变压器，整流单元的输出端连接对应的功率模块的输入端，对应的功率模块的输出端用于向外网提供直流电压输出。
114.这里，所有功率模块串联连接，从串联连接的多个功率模块中的首、尾功率模块引出输出端子，以向外输出直流电压(即，向外网提供直流电压)。
115.基于上述拓扑结构，不仅通过变压器解决了隔离问题，同时通过半桥级联技术解决了串联系统的均压问题。
116.在一优选示例中，每个功率模块可包括第一功率组件、第二功率组件、电容器。
117.例如，电容器的一端连接对应的整流器的第一输出端子，电容器的另一端连接对应的整流器的第二输出端子。
118.第一功率组件的一端连接到电容器的一端，第一功率组件的另一端连接到第二功率组件的一端，第二功率组件的另一端连接到电容器的另一端，第一功率组件的另一端作为第一直流输出端子，第二功率组件的另一端作为第二直流输出端子。
119.串联连接的多个功率模块中的首个功率模块的第一直流输出端子以及末尾功率模块的第二直流输出端子作为整流器5的输出端向外输出直流电压 (即，向外网提供直流电压输出)，相邻串联连接的两个功率模块中的一个功率模块的第二直流输出端子连接另一个功率模块的第一输出端子。
120.作为示例，第一功率组件可包括第一晶体管和第一二极管，第二功率组件可包括第二晶体管和第二二极管。
121.例如，第一晶体管的集电极连接到电容器的一端，第一晶体管的发射极连接到第二晶体管的集电极，第一晶体管的栅极接收控制指令，以控制第一晶体管的导通和截止，第二晶体管的发射极连接到电容器的另一端，第二晶体管的栅极接收控制指令，以控制第二晶体管的导通和截止。
122.第一二极管的阴极连接到第一晶体管的集电极，第一二极管的阳极连接到第一晶体管的发射极，第二二极管的阴极连接到第二晶体管的集电极，第二二极管的阳极连接到第二晶体管的发射极。
123.此时，第一晶体管的发射极作为第一直流输出端子，第二晶体管的发射极作为第二直流输出端子。作为示例，第一晶体管和第二晶体管可包括但不限于igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)。
124.应理解，上述所列举的第一晶体管和第二晶体管的类型和连接方式仅为示例，第一晶体管和第二晶体管也可以为其他类型的晶体管。
125.这里，图15的串联型直流风电场中的直流风力发电机组是以第一实施例中的直流风力发电机组为例进行介绍的，但本发明不限于，各种直流风力发电机组均可以采用图15所示的串联拓扑结构以应用于串联型直流风电场中。
126.本发明示例性实施例的永磁半直驱直流发电系统，提供了多种永磁半直驱直流风电机组的拓扑方案，可以满足不同应用场景的需求。
127.此外，根据本发明示例性实施例的直流风力发电机组以及永磁半直驱直流发电系统，可以省去价格昂贵的全功率变流器，有效降低了主回路的综合成本。
128.基于本发明示例性实施例的直流风力发电机组以及永磁半直驱直流发电系统的全直流风电场设计方案，能够实现直流方式并网，还可以带来如下诸多好处：直流风电场可以改善功率因数，省去交流电网系统必须配备的无功功率补偿装置，以最高效率输送电能；在直流并网方式下，风电场与电网耦合性较低，交流电网系统和风电场系统内的故障可以彼此解耦；能够实现有功功率和无功功率的独立控制。
129.在本发明示例性实施例中，将作为主流交流风电机组之一的半直驱永磁风电机组考虑了进来，提供了一种永磁半直驱直流风电机组。
130.基于本发明示例性实施例的直流风力发电机组以及永磁半直驱直流发电系统，即可以适用于并联型全直流风电场，还可以适用于串联型全直流风电场，适用范围更广泛。
131.尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。