專利名稱：風力發(fā)電用的交直流功率變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種交直流功率變換器技術(shù)，特別是一種風力發(fā)電用的交直流功率變換器。
在現(xiàn)有功率不大的風力發(fā)電站中，對于受風力機驅(qū)動的永磁發(fā)電機所發(fā)出的交流電，采取先經(jīng)過一臺降壓變壓器后再由三相晶閘管半控橋整流成直流電壓的方法，以供用戶負載及與其相并聯(lián)的蓄電池使用；但晶閘管移相控制所帶來的交流側(cè)功率因數(shù)低劣會迫使永磁發(fā)電機的出力嚴重下降，降壓變壓器的存在又抬高了可以運行的交流電壓下限值，這兩者所造成的后果都是使發(fā)電量減少。
本實用新型的目的是提供一種交流側(cè)功率因數(shù)得到改善，且可運行的交流電壓下限值更低的風力發(fā)電用的交直流功率變換器。
在包括含有驅(qū)動器、電流傳感器及控制電源在內(nèi)的直流斬波電路的前提下，本實用新型的技術(shù)方案按層次分述如下(參見

圖1)將風力發(fā)電送來的交流電，直接經(jīng)過由二極管組成的三相不可控整流橋21整流成直流電壓后輸往直流斬波電路22設(shè)有控制電路，控制電路含有第一電路31。
控制電路由第一電路31、第二電路32和第三電路35組成；第一電路31的輸出L1送往第二電路32，第一電路31的第一輸入L5來自第三電路35，第一電路31的第二輸入L6來自電流傳感器07，第二電路32的輸出L2送往驅(qū)動器06。
第二電路32由第四電路33和第五電路34組成；第四電路33的第一輸入即是第二電路32的輸入L1，第四電路33的第二輸入L4來自第五電路，第四電路33的第一輸出即是第二電路32的輸出L2，第四電路33的第二輸出L3送往第五電路34。
以下結(jié)合附圖對本實用新型進一步作詳細說明。
圖1是電路方框圖。
圖2是主電路。
圖3是主電路波形圖。
圖4是控制電路結(jié)構(gòu)圖。
在圖1的電路方框圖中，有關(guān)標記的含義及連接情況均已在前面進行了說明。
在圖2中，風力發(fā)電送來的交流電，經(jīng)過二極管18A～18F組成的三相不可控整流橋21整流成直流電壓V1后輸往直流斬波電路22。
在直流斬波電路22中器件01為自關(guān)斷功率器件，如IGBT絕緣柵雙極晶體管或IGCT集成門極換流晶閘管，此處選用IGBT絕緣柵雙極晶體管。驅(qū)動器06為富士公司產(chǎn)品EXB841型，腳14接公共地，腳15的輸入L2則來自圖4o電流傳感器07為北京萊姆公司產(chǎn)品BLT型，腳M經(jīng)電阻13接公共地，腳M的輸出L6則送往圖4。輸入濾波電容04跨接在器件01集電極與電源負端即公共地之間。當器件01導通時，輸入電流i1流經(jīng)器件01，電感03，電流傳感器07和由用戶負載19、蓄電流組20及輸出濾波電容08并聯(lián)組成的負載到公共地而構(gòu)成回路，此時輸出電流i2等于輸入電流i1；當器件01截止時，輸入電流i1為零，而輸出電流i2經(jīng)返流二極管02繼續(xù)流通，負載端電壓為V2，并在其正端引出L7到圖4中。阻容緩沖電路如下構(gòu)成，器件01的集電極經(jīng)二極管10、電容器11到器件01的發(fā)射極，另有電阻12與二極管10相并聯(lián)。由蓄電池組20中抽出一18～26伏端頭與穩(wěn)壓器08(μA7812型)的腳I相接，而其腳C接公共地，其腳0輸出正電源V+并送往圖4中，另腳I與腳0分別經(jīng)濾波電容09A和09B接公共地。
在圖3中示出了輸入電流i1及輸出電流i2的時間t波形，并有下列關(guān)系式成立。T1T1+T2=V2V1....(1)]]>T2=LΔiV2......(2)]]>有關(guān)以上符號的補充說明T1為器件01的導通時間；T2為器件01的截止時間；Δi為電流脈動量；iP為峰值電流；L為電感03的電感值。
在圖4中器件41為LM339型比較器；器件46為NE555型時基器；器件70為LM324型運算放大器。
在第一電路31內(nèi)，器件41的腳3與來自圖2的正電源V+相接；腳12接公共地；腳6經(jīng)電阻43與第一電路31第一輸入L5相接；腳7經(jīng)電阻45與第一電路31第二輸入L6(來自圖2)相接；腳7另經(jīng)電阻44與公共地相接；腳1經(jīng)電阻42與正電源V+相接，腳1即第一電路31的輸出L1。
在第二電路32內(nèi)的第四電路33中的器件46上，腳8與正電源V+相接；腳4經(jīng)電阻49與正電源V+相接，腳4另經(jīng)電容51接公共地，開關(guān)50則與電容51并連，當開關(guān)50分開時器件46進入工作，當開關(guān)50閉合時，器件46停止工作；腳1接公共地；腳5經(jīng)電容47接公共地；腳7經(jīng)電阻48接正電源V+，腳7同時即是第四電路33的第一輸出也就是第二電路32的輸出L2；腳3為第四電路33的第二輸出L3；腳2為第四電路33的第二輸入L4。
在第二電路32內(nèi)的第五電路34中，來自第四電路33的第二輸出L3經(jīng)二極管52的陽極和陰極及電容54接公共地；二極管52的陰極向外引出作為第四電路的第二輸入L4；此外有可調(diào)電阻53與二極管52相并接。
在第三電路35內(nèi)，當采用第一給定電路時，正電源V+經(jīng)電阻55，電位計56和電阻57后接公共地，電位計56中間抽頭與端子N1相接，端子N1并經(jīng)電容58接公共地；端子NO僅與端子N1相連；由端子NO向外引出L5作為第一電路的第一輸入。
當器件46的腳7為高電位時，使圖2中器件01導通，輸入電流i1開始上升，此時器件46的腳3也為高電位使電容54充滿電，因之器件46的腳2也為高電位；一旦輸入電流i1上升到峰值電流ip時，器件41的腳7電位高于腳6電位使器件41的腳1電位迅即變高，傳到器件46的腳6后使其翻轉(zhuǎn)，使器件46的腳7與腳3均變成低電位，導致器件01截止，同時電容54經(jīng)可調(diào)電阻53放電，一旦器件46的腳2電壓下降到動作閥值時，這段時間稱作截止時間T2，器件46又翻轉(zhuǎn)到開始狀態(tài)即腳7與腳3又變成高電位，如此一個個工作周期反復逐波進行。截止時間T2的長短可通過可調(diào)電阻53進行調(diào)整。
當采用第二給定電路時端子NO僅與N2連通，在器件70中腳1與端子N2相接；腳4接正電源V+；腳11接公共地；腳1與腳2之間接有電阻59與電容60相并聯(lián)的回路；腳3經(jīng)電阻64，電阻61下端和電阻61上端接正電源V+，另電阻61下端又經(jīng)穩(wěn)壓管62陰極和陽極接公共地，另有電容63與穩(wěn)壓管62并聯(lián)；腳2經(jīng)電阻69接電位計66中間抽頭，電位計66中間抽頭又經(jīng)電容68接公共地，電位計66下端經(jīng)電阻67接公共地，電位計66上端經(jīng)電阻65接來自圖2中的L7。如此構(gòu)成輸出電壓V2閉環(huán)比例積分PI控制。
當采用第三給定電路時，端子NO僅與N8連通，N8端子備用戶接上位機來的信號之用。
用戶可在第一給定電路、第二給定電路與第三給定電路等三種給定電路中，任選一種給定電路作第三電路使用。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實用新型的優(yōu)點如下(1)由于采用三相不可控整流橋，從而交流側(cè)功率因數(shù)得到了顯著改善，提高了出力，增加了發(fā)電量；(2)由于取消了降壓變壓器，從而降低了可運行的交流電電壓下限值，拓寬了發(fā)電運行范圍，即從另一個方面來增加了發(fā)電量；(3)實行電流峰值的逐波控制，從而增強了工作可靠性；(4)工作頻率高，可由數(shù)千赫芝到上萬赫芝，控制快速，從而為實現(xiàn)高性能控制鋪平了道路。
權(quán)利要求1.一種風力發(fā)電用的交直流功率變換器，它包括含有驅(qū)動器、電流傳感器及控制電源在內(nèi)的直流斬波電路，其特征在于將風力發(fā)電送來的交流電，直接經(jīng)過由二極管組成的三相不可控整流橋整流成直流電壓后輸往直流斬波電路；設(shè)有控制電路，控制電路含有第一電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交直流功率變換器，其特征在于所說的控制電路由第一電路、第二電路和第三電路組成；第一電路的輸出送往第二電路，第一電路的第一輸入來自第三電路，第一電路的第二輸入來自電流傳感器；第二電路的輸出送往驅(qū)動器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交直流功率變換器，其特征在于所說的第二電路由第四電路和第五電路組成；第四電路的第一輸入即是第二電路的輸入，第四電路的第二輸入來自第五電路，第四電路電路的第一輸出即是第二電路的輸出，第四電路的第二輸出送往第五電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交直流功率變換器，其特征是，在所說的第一電路內(nèi)器件(41)的腳3與正電源(V+)相接，腳12接公共地，腳6經(jīng)電阻(43)與第一電路的第一輸入相接，腳7經(jīng)電阻(44)與公共地相接，腳1經(jīng)電阻(42)與正電(V+)相接，腳1即第一電路的輸出，腳7經(jīng)電阻(45)與第一電路的第二輸入相接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交直流功率變換器，其特征在于，在所說的第四電路中器件(46)的腳8與正電源(V+)相接，腳4經(jīng)電阻(49)與正電源(V+)相接，腳4另經(jīng)電容(51)接公共地，開關(guān)(50)與電容(51)并連，腳1接公共地，腳5與經(jīng)電容(47)接公共地，腳7經(jīng)電阻(48)接正電源(V+)，腳7同時即是第四電路的第一輸出也就是第二電路的輸出，腳3為第四電路的第二輸出，腳2為第四電路的第二輸入。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交直流功率變換器，其特征在于，在所說的第五電路中來自第四電路的第二輸出經(jīng)二極管(52)的陽極和陰極及電容(54)接公共地，二極管(52)的陰極向外引出作為第四電路的第二輸入，此外有可調(diào)電阻(53)與二極管(52)相并接。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交直流功率變換器，其特征在于，所說的第三電路是第一給定電路或第二給定電路或第三給定電路。
專利摘要一種風力發(fā)電用的交直流功率變換器,它包含有驅(qū)動器,電流傳感器及控制電源在內(nèi)的直流斬波電路,其特征是:將風力發(fā)電送來的交流電,直接經(jīng)過由二極管組成的三相不可控整流橋整流成直流電壓后輸往直流斬波電路。其特點是:改善了交流側(cè)功率因數(shù),從而提高了出力;另外降低了可運行的交流電壓下限值,從而拓寬了發(fā)電運行范圍,這兩者所帶來效果都是使發(fā)電量增加。
文檔編號H02M3/10GK2391370SQ99233849
公開日2000年8月9日 申請日期1999年8月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月9日
發(fā)明者盧驥, 盧潔 申請人:盧驥