專利名稱：一種從直流母線取電的逆變電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種逆變電源電路，特別應(yīng)用于風(fēng)電變流器行業(yè)，屬于電力系統(tǒng)柔性交流輸配電和電力電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
風(fēng)電變流器的低壓穿越功能(LVRT)是指電網(wǎng)發(fā)生故障，變流器端口電壓降低到一定值，風(fēng)電變流器能夠?qū)崿F(xiàn)無故障持續(xù)運(yùn)行的能力，同時為電網(wǎng)提供無功電流，支撐電網(wǎng)電壓。目前風(fēng)電變流器的低壓穿越功能必須配有不間斷電源(UPS)，其功能是變流器在進(jìn)行低壓穿時，其為變流器提供穩(wěn)定的逆變電源，以便變流器控制電路和驅(qū)動電路正常工作。然而，不間斷電源(UPS)正常的工作溫度范圍并不滿足風(fēng)電變流器-30°c 45°C的環(huán)境溫度的要求，同時不間斷電源(UPS)需配電池，且電池的工作壽命短。因此風(fēng)電變流器雖采用不間斷電源(UPS)供電，可以實(shí)現(xiàn)低壓穿越功能，但由于其工作溫度和電池壽命的問題，導(dǎo)致風(fēng)電變流器故障增多，可靠性降低。為風(fēng)力變流器穿越功能提供逆變電源電路暫無此方面的報(bào)道。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種從直流母線取電的逆變電源電路，其目的在于給變流器提供穩(wěn)定的逆變電源，且不需要電池。本實(shí)用新型的技術(shù)方案一種從直流母線取電的逆變電源電路，包括風(fēng)力變流器，變流器包括一端連接至電網(wǎng)網(wǎng)側(cè)變流器、一端連接至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)側(cè)變流器，網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)側(cè)變流器連接且在其正負(fù)極二端中間連有直流母線電容，其特征在于所述的風(fēng)力變流器連有逆變電源電路模塊，其功能是為在電網(wǎng)發(fā)生故障時為變流器提供穩(wěn)定的逆變電源；所述的逆變電源電路模塊與濾波電路模塊相連，所述濾波電路模塊作用是將PWM調(diào)制波濾波至正弦波，并起隔離作用。所述的逆變電源電路模塊包括與風(fēng)力變流器正負(fù)極相連接的多個電容，所述的每一個電容與電阻并聯(lián)；所述多個電容的首末端與由多個開關(guān)管串接的支路相并聯(lián)；所述的開關(guān)管是由IGBT和二極管并聯(lián)構(gòu)成；所述的電容中間節(jié)點(diǎn)分別通過嵌位開關(guān)管與第一個和第二個開關(guān)管串接支路的節(jié)點(diǎn)、末端二個開關(guān)管串接支路節(jié)點(diǎn)相串接；所述開關(guān)管串接的支路的中間節(jié)點(diǎn)通過變壓器的原邊側(cè)與電容的中間節(jié)點(diǎn)相連接。所述的開關(guān)管數(shù)量為4個，所述電容為2個。所述風(fēng)力變流器與逆變電源電路模塊中間連接嵌位二極管。所述的電網(wǎng)側(cè)與逆變電源電路模塊之間連接有整流電路，所述的整流電路是由6個嵌位二極管構(gòu)成的三相不可控整流電路，所述的整流電路從電網(wǎng)取電，為逆變電源電路模塊提供母線電壓供電。所述的濾波電路(3)的變壓器的副邊側(cè)與電容、電感串聯(lián)。[0012]所述的工作電壓為690V，工作頻率為50Hz。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)在電網(wǎng)故障中為變流器提供穩(wěn)定的逆變電源，而且不再需要電池，可靠性提高，節(jié)省了維護(hù)費(fèi)用，成本有所降低。

圖1是本實(shí)用新型的示意簡圖；圖2是本實(shí)用新型逆變電源電路的主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖3是本實(shí)用新型的優(yōu)選工作方式拓?fù)鋱D。圖中，1是風(fēng)力變流器，101是網(wǎng)側(cè)變流器，102是機(jī)側(cè)變流器，103是直流母線電容，2是逆變電源電路模塊，21是第一開關(guān)管，22是第二開關(guān)管，23是第三開關(guān)管，24是第四開關(guān)管，201是第一二極管，202是第二二極管，203是第三二極管，204是第四二極管，205是第一 IGBT，206是第二 IGBT，207是第三IGBT, 208是第四IGBT，209是第一電容，210是第二電容，211是第一電阻，212是第二電阻，213是第九嵌位二極管，214是變壓器，215是電感，216是第四電容，217是第一嵌位二極管，218是第二嵌位二極管，219是第三嵌位二極管，220是第四嵌位二極管，221是第五嵌位二極管，222是第六嵌位二極管，223是第七嵌位二極管，224是第八嵌位二極管。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖并通過實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖1，本實(shí)用新型包括風(fēng)力變流器1與逆變電源電路模塊2連接、逆變電源電路模塊2與濾波電路模塊3連接。如圖2，風(fēng)力變流器1包括一端連接至電網(wǎng)的網(wǎng)側(cè)變流器101、一端連接至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)側(cè)變流器102以及正負(fù)極二端中間連有直流母線電容103，網(wǎng)側(cè)變流器101的功能是控制直流側(cè)母線電壓穩(wěn)定，機(jī)側(cè)變流器102的功能是實(shí)現(xiàn)對雙饋發(fā)電機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)變流器的能量雙向流動，直流直流母線電容103的功能是存儲能量以及濾波。逆變電流電路模塊2與風(fēng)力變流器1的正負(fù)極之間連接有第一電容209、第二電容210，且二個電容分別相并聯(lián)第一電阻211、第二電阻212。第一電容209、第二電容210相串接的支路與四個開關(guān)管相互并聯(lián)，所述的開關(guān)管是由第一 IGBT205與第一二極管201并聯(lián)、第二 IGBT206與第二二極管202并聯(lián)、第三IGBT207與第三二極管203并聯(lián)、第四IGBT208與第四二極管204并聯(lián)的四條支路相互串接而成。二個電容之間的節(jié)點(diǎn)0分別通過第一嵌位二極管217、第二嵌位二極管218分別與第一開關(guān)管21和第二開關(guān)管22的節(jié)點(diǎn)，第三開關(guān)管23和第四開開關(guān)管M的節(jié)點(diǎn)相互串接。如圖3，節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)C通過變壓器214的原邊側(cè)相互連接。變壓器214的副邊側(cè)與電感215和電容216相串聯(lián)。電網(wǎng)側(cè)與逆變電源電路模塊2之間連接有整流電路4，所述的整流電路4是由6個嵌位二極管219、221、223、220、222、2M構(gòu)成的三相不可控整流電路，整流橋電路4與節(jié)點(diǎn)E和節(jié)點(diǎn)D相互所述的整流電路從電網(wǎng)取電，為逆變電源電路模塊2提供母線電壓供電。工作原理如下電壓正常時，網(wǎng)側(cè)變流器101控制母線電壓Udc穩(wěn)定在1026V左右(690V*1. 414+50V+母線紋波=1(^6V，50V為網(wǎng)側(cè)變流器BOOST電壓增加值)，逆變電源電路模塊2的直流側(cè)從直流母線電容103取電，其值也穩(wěn)定在1026V左右(Udc+=513V左右，Udc-=-513V左右)，逆變控制電路通過信號β與&把Udc+和Udc-逆變成PWM調(diào)制波，通
過變壓器214輸出正弦波，為變流器提供220Vac供電。在電網(wǎng)出現(xiàn)低壓穿越時，電網(wǎng)電壓值下降到20%額定電壓，從電網(wǎng)取電的電源已經(jīng)無法工作，而逆變電源電路2的直流側(cè)從直流母線電容103取電，由于直流母線電容103容量相對較大(一般在15m廣25mF)，且在低壓穿越過程中的直流母線電容103的Udc電壓是保持相對穩(wěn)定的(否則變流器就會因故障停機(jī))，逆變電源電路模塊2的直流母線電壓Udc+和Udc-也是相對穩(wěn)定的，可以繼續(xù)為變流器提供220Vac供電。具體實(shí)施過程如下在變流器未啟動工作時，直流母線電壓Udc為0V，整流電路(第三嵌位管219/第四嵌位管220/第五嵌位管221/第六嵌位管222/第七嵌位管223/第八嵌位管2M構(gòu)成三相不可控整流橋)從電網(wǎng)取電，為逆變電源電路模塊2提供母線電壓供電，其母線電壓在976V左右第九嵌位二極管213反向截至(防止母線電壓倒灌入變流器直
流母線電容103)。逆變控制電路模塊2通過信號β 1J◎把Udc+和Udc-逆變成PWM調(diào)制
波，通過變壓器214輸出220Vac正弦波，可選配的二級濾波電路電感215和第四電容216進(jìn)一步降低220Vac的諧波，為變流器提供更加綠色的220Vac電源，滿足變流器啟機(jī)前所需供電要求。在網(wǎng)側(cè)變流器101啟動工作后，直流母線電壓Udc為1(^6V，高于整流電路4的整流電壓(976V)，因此第九嵌位二極管213導(dǎo)通，逆變電源電路模塊2從直流母線電容213
取電，逆變控制電路模塊2通過信號§與@把Udc+和Udc-逆變成PWM調(diào)制波，通過濾波電
路輸出220Vac正弦波，滿足變流器正常所需供電要求。低壓穿越過程中，電網(wǎng)電壓值下降到20%額定電壓，整流電路4因電壓過低，所有嵌位管截至，直流母線電壓Udc維持相對穩(wěn)
定，逆變電源電路模塊2從直流母線電容103取電，逆變控制電路模塊2通過信號β與&把Udc+和Udc-逆變成PWM調(diào)制波，通過濾波電路3輸出220Vac正弦波，滿足變流器低壓穿越所需供電要求。當(dāng)變流器停機(jī)后，直流母線電壓Udc開始下降，但母線電壓Udc低于整流電路4的整流電壓976V時，第九嵌位管213截至，逆變電源電路模塊2通過整流電路4從電
網(wǎng)取電，逆變控制電路通過信號0與§把Udc+和Udc-逆變成PWM調(diào)制波，通過濾波電路輸出220Vac正弦波，滿足變流器停機(jī)邏輯所需供電要求。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)從直流母線取電的逆變電源電路模塊中開關(guān)管電壓應(yīng)力小，成本低，電路拓?fù)浜唵巍⒐?jié)省了電池且工作溫度和穩(wěn)定性得到提高，使變流器的可靠性相應(yīng)得到提高，成本有所降低。
權(quán)利要求1.一種從直流母線取電的逆變電源電路，包括風(fēng)力變流器(1)，變流器包括一端連接至電網(wǎng)網(wǎng)側(cè)變流器(101)、一端連接至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)側(cè)變流器(102)，網(wǎng)側(cè)變流器(101)和機(jī)側(cè)變流器(102)連接且在其正負(fù)極二端中間連有直流母線電容(103)，其特征在于所述的風(fēng)力變流器(1)連有逆變電源電路模塊(2)，其功能是為在電網(wǎng)發(fā)生故障時為變流器提供穩(wěn)定的逆變電源；所述的逆變電源電路模塊(2 )與濾波電路模塊(3 )相連，所述濾波電路模塊(3)作用是將PWM調(diào)制波濾波至正弦波，并起隔離作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從直流母線取電的逆變電源電路，其特征在于所述的逆變電源電路模塊(2)包括與風(fēng)力變流器(1)正負(fù)極相連接的多個電容，所述的每一個電容與電阻并聯(lián)；所述多個電容的首末端與由多個開關(guān)管串接的支路相并聯(lián)；所述的開關(guān)管是由IGBT和二極管并聯(lián)構(gòu)成；所述的電容中間節(jié)點(diǎn)分別通過嵌位開關(guān)管與第一個和第二個開關(guān)管串接支路的節(jié)點(diǎn)、末端二個開關(guān)管串接支路節(jié)點(diǎn)相串接；所述開關(guān)管串接的支路的中間節(jié)點(diǎn)通過變壓器的原邊側(cè)與電容的中間節(jié)點(diǎn)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種從直流母線取電的逆變電源電路，其特征在于所述的開關(guān)管數(shù)量為4個，所述電容為2個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種從直流母線取電的逆變電源電路，其特征在于所述風(fēng)力變流器(1)與逆變電源電路模塊(2)中間連接嵌位二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種從直流母線取電的逆變電源電路，其特征在于所述的電網(wǎng)側(cè)與逆變電源電路模塊(2)之間連接有整流電路(4)，所述的整流電路(4)是由6個嵌位二極管構(gòu)成的三相不可控整流電路，所述的整流電路從電網(wǎng)取電，為逆變電源電路模塊(2)提供母線電壓供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種從直流母線取電的逆變電源電路，其特征在于所述的濾波電路(3)的變壓器的副邊側(cè)與電容、電感串聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種從直流母線取電的逆變電源電路，其特征在于所述的工作電壓為690V，工作頻率為50Hz。
專利摘要一種從直流母線取電的逆變電源電路，包括風(fēng)力變流器，變流器包括一端連接至電網(wǎng)網(wǎng)側(cè)變流器、一端連接至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)側(cè)變流器，網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)側(cè)變流器連接且在其正負(fù)極二端中間連有直流母線電容，其特征在于所述的風(fēng)力變流器連有逆變電源電路模塊，其功能是為在電網(wǎng)發(fā)生故障時為變流器提供穩(wěn)定的逆變電源；所述的逆變電源電路模塊與濾波電路模塊相連，所述濾波電路模塊作用是將PWM調(diào)制波濾波至正弦波，并起隔離作用。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)在電網(wǎng)故障中為變流器提供穩(wěn)定的逆變電源，而且不再需要電池，可靠性提高，節(jié)省了維護(hù)費(fèi)用，成本有所降低。
文檔編號H02M7/537GK202334363SQ20112051229
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者呂懷明, 季建強(qiáng), 張永峰, 洪敏 申請人:浙江海得新能源有限公司