專利名稱：同步風力發(fā)電機全功率變流系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種變流系統(tǒng)，尤其涉及一種同步風力發(fā)電機全功率變流系統(tǒng)。
背景技術：
風力發(fā)電已成為我國新能源中增長最快的一種，其機組設計、制造技術趨向成熟，產(chǎn)品逐漸進入商品化階段，功率達到兆瓦級。能量轉(zhuǎn)換裝置變流器作為風電機組一個重要部件直接關系到機組的工作狀態(tài)、發(fā)電質(zhì)量、效率以及設備的安全。對于無刷勵磁同步發(fā)電機組，現(xiàn)有的雙饋型風力機組的四象限變流器方案，運行成本高、能量轉(zhuǎn)換率低、可靠性難以保證且系統(tǒng)集成化不高。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的主要目的是提供一種同步風力發(fā)電機全功率變流系統(tǒng)，解決現(xiàn)有的發(fā)電機變流系統(tǒng)運行成本高、能量轉(zhuǎn)換率低、可靠性難以保證以及系統(tǒng)集成化不高的缺陷。為了實現(xiàn)發(fā)明目的，本實用新型所采用的技術方案是，一種同步風力發(fā)電機全功率變流系統(tǒng)，包括有控制主機，控制主機通過控制器分別與變頻驅(qū)動電路和變流驅(qū)動電路連接，所述變頻驅(qū)動電路連接到變頻器上，所述變流驅(qū)動電路連接到變流器上，發(fā)電機一端通過信號采集器連接到控制器上，另一端依次通過變頻器和變流器連接到電網(wǎng)上。本實用新型的特征還在于，所述變流器為AFE主動前端整流單元，包括有整流電路、升壓斬波電路、制動電路以及逆變并網(wǎng)電路。進一步，所述控制器為可編程邏輯控制器。進一步，所述信號采集器采集發(fā)電機定子電壓和電流、轉(zhuǎn)子電壓和電流以及電機轉(zhuǎn)速參數(shù)。本實用新型的有益效果是:I)本實用新型是一種綜合各種因素，實現(xiàn)統(tǒng)一集中控制的新型風力發(fā)電能量轉(zhuǎn)換裝置。在現(xiàn)有變流系統(tǒng)結構和方案基礎上采用了不控整流、三重化開關直流升壓和脈沖寬度調(diào)制變流技術，可以實現(xiàn)風能最大化利用、能量高效率轉(zhuǎn)換以及高可靠性工作；2)本實用新型通過勵磁控制和直流升壓電路以及變流器的功率控制實現(xiàn)了主控系統(tǒng)和功率轉(zhuǎn)換單元的一體化設計和優(yōu)化控制，通過控制勵磁電壓和升壓電路使系統(tǒng)能夠在最低風速下發(fā)電運行，理論上只要風輪能夠旋轉(zhuǎn)即可發(fā)電，實現(xiàn)了能量的高效轉(zhuǎn)換和系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制；3)本實用新型采用模塊化結構設計，在變流裝置、有功無功調(diào)節(jié)以及勵磁控制等部分都具有一定的獨立性，便于安裝調(diào)試、故障檢測以及設備維護，很容易移植到其他類型的風機中應用，特別是全功率變流型風機，市場潛力非常大。

圖1是本實用新型的結構框圖；[0013]圖2是本實用新型變流器電路結構圖。圖中，1.控制主機，2.控制器，3.變頻驅(qū)動電路，4.變流驅(qū)動電路，5.變頻器，
6.變流器，7.信號采集器，8.整流電路，9.升壓斬波電路，10.制動電路，11.逆變并網(wǎng)電路。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。本實用新型提供一種同步風力發(fā)電機全功率變流系統(tǒng)，其結構框圖如圖1所示，包括有控制主機I，控制主機I通過控制器2分別與變頻驅(qū)動電路3和變流驅(qū)動電路4連接，變頻驅(qū)動電路3連接到變頻器5上，變流驅(qū)動電路4連接到變流器6上，發(fā)電機一端通過信號采集器7連接到控制器2上，另一端依次通過變頻器5和變流器6連接到電網(wǎng)上。系統(tǒng)采用PR0FIBUS現(xiàn)場總線通訊接口和工業(yè)以太網(wǎng)通訊接口，可實現(xiàn)整個風電場所有變流器的聯(lián)網(wǎng)綜合控制，達到從并網(wǎng)電能的宏觀管理上統(tǒng)一調(diào)配，統(tǒng)一控制。具體實施過程中，控制主機I為現(xiàn)有的工控機，控制器2優(yōu)選采用性能穩(wěn)定的可編程邏輯控制器。本實用新型主要應用于無刷同步風力發(fā)電機，信號采集器7主要采集發(fā)電機運行過程中的定子電壓和電流、轉(zhuǎn)子電壓和電流以及電機轉(zhuǎn)速等參數(shù)，控制器2將該參數(shù)進行處理后上傳到控制主機I上，控制主機I會根據(jù)內(nèi)部設定好的參數(shù)通過控制器2向變頻驅(qū)動電路3和變流驅(qū)動電路4發(fā)送控制指令，變頻驅(qū)動電路3和變流驅(qū)動電路4分別驅(qū)動變頻器5和變流器6工作。為了減小變流器6的體積，從發(fā)電機發(fā)出的低頻正弦波交流在進行整流升壓前，需要通過將低頻電流轉(zhuǎn)換為高頻電流，因而發(fā)電機發(fā)出的低頻電流首先通過變頻器5轉(zhuǎn)換為高頻電流，再經(jīng)過變流器6進行整流升壓后輸送到電網(wǎng)中。如圖2所示，變流器6中的整流電路8采用六相結構，可減小電壓脈動并降低對直流側濾波電容量的要求。升壓斬波電路9和逆變并網(wǎng)電路11采取并聯(lián)多重化結構，一方面分擔電流另一方面可以有效地抑制高頻諧波。升壓斬波電路9輸出之后加入了制動電路10，當電網(wǎng)電壓突然跌落時，由于風輪機的機械慣性，傳遞功率不變而使并網(wǎng)電流突增。此時制動電路10的晶體管導通，旁路PWM變流器，電阻能耗制動，降低并網(wǎng)電流，待電網(wǎng)電壓恢復后再斷開制動電路10的晶體管，系統(tǒng)正常運行。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點，上述實施方式和說明書只是本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型的范圍內(nèi)。本實用新型要求的保護范圍由權利要求書及其等同物界定。
權利要求1.一種同步風力發(fā)電機全功率變流系統(tǒng)，其特征在于，包括有控制主機(I)，控制主機(I)通過控制器⑵分別與變頻驅(qū)動電路⑶和變流驅(qū)動電路⑷連接，所述變頻驅(qū)動電路(3)連接到變頻器(5)上，所述變流驅(qū)動電路⑷連接到變流器(6)上，發(fā)電機一端通過信號采集器(7)連接到控制器(2)上，另一端依次通過變頻器(5)和變流器(6)連接到電網(wǎng)上。
2.如權利要求1所述的一種同步風力發(fā)電機全功率變流系統(tǒng)，其特征在于，所述變流器(5)為AFE主動前端整流單元，包括有整流電路(8)、升壓斬波電路(9)、制動電路(10)以及逆變并網(wǎng)電路(11)。
3.如權利要求1所述的一種同步風力發(fā)電機全功率變流系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器(2)為可編程邏輯控制器。
4.如權利要求1所述的一種同步風力發(fā)電機全功率變流系統(tǒng)，其特征在于，所述信號采集器(7)采集發(fā)電機定子電壓和電流、轉(zhuǎn)子電壓和電流以及電機轉(zhuǎn)速參數(shù)。
專利摘要本實用新型公開一種同步風力發(fā)電機全功率變流系統(tǒng)，包括有控制主機，控制主機通過控制器分別與變頻驅(qū)動電路和變流驅(qū)動電路連接，所述變頻驅(qū)動電路連接到變頻器上，所述變流驅(qū)動電路連接到變流器上，發(fā)電機一端通過信號采集器連接到控制器上，另一端依次通過變頻器和變流器連接到電網(wǎng)上。本實用新型實現(xiàn)了能量的高效轉(zhuǎn)換和系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制，能量轉(zhuǎn)換率高，工作可靠。同時，本實用新型采用模塊化結構設計，便于安裝調(diào)試、故障檢測以及設備維護，很容易移植到其他類型的風機中應用。
文檔編號H02J3/38GK203071591SQ201320046639
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月29日 優(yōu)先權日2013年1月29日
發(fā)明者門侯陽 申請人:西安偉融電子科技有限公司