專利名稱：一種雙pwm矢量控制雙饋風(fēng)電變流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙PWM矢量控制雙饋風(fēng)電變流器。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電成為近年來(lái)發(fā)展最快的能源，在電網(wǎng)中的比重越來(lái)越大。交流勵(lì)磁雙饋 電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，采用的發(fā)電機(jī)為轉(zhuǎn)子交流勵(lì)磁的雙饋發(fā)電機(jī)，其結(jié)構(gòu)與繞線 式異步感應(yīng)電機(jī)類似。定子繞組直接接入電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組由頻率、幅值、相位可調(diào)的電源供 給三相低頻勵(lì)磁電流，在轉(zhuǎn)子中形成一個(gè)低速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速度與轉(zhuǎn)子的機(jī)械 轉(zhuǎn)速相加等于定子磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速。從而在發(fā)電機(jī)定子繞組中感應(yīng)出工頻電壓。由于這種 變速恒頻控制方案是在轉(zhuǎn)子電路實(shí)現(xiàn)的，流過(guò)轉(zhuǎn)子電路的功率是由交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn) 行范圍所決定的轉(zhuǎn)差功率，該轉(zhuǎn)差功率僅為定子額定功率的一小部分，因此圖1-2中所示 的雙向變流器的容量?jī)H為發(fā)電機(jī)容量的一小部分，這樣該變流器的成本、體積大大降低。

發(fā)明內(nèi)容
變流器是雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要組成部分。為滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在無(wú)人值守情 況下長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行的要求，變流器的主要功能就是即時(shí)間響應(yīng)風(fēng)機(jī)控制器的命令，最大 限度的向電網(wǎng)輸送能量。此風(fēng)電變流器就是為滿足上述要求而設(shè)計(jì)的。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明專利的技術(shù)方案如下一種雙PWM矢量控制雙饋風(fēng)電變流器，包括IGBT功率單元、變流器的控制單元、 變流器的供電及配電單元、網(wǎng)側(cè)濾波器單元、并網(wǎng)斷路器單元、網(wǎng)側(cè)進(jìn)線接觸器、加熱和冷 卻單元、預(yù)充電支路和crowbar單元，crowbar單元和IGBT功率單元連接，網(wǎng)側(cè)濾波器單元 和IGBT功率單元連接，預(yù)充電支路和網(wǎng)側(cè)濾波器單元連接，網(wǎng)側(cè)進(jìn)線接觸器和網(wǎng)側(cè)濾波器 單元連接，并網(wǎng)斷路器單元分別和預(yù)充電支路、網(wǎng)側(cè)進(jìn)線接觸器連接，變流器的控制單元和 IGBT功率單元連接，變流器的供電及配電單元和變流器的控制單元連接，加熱和冷卻單元 與變流器的供電及配電單元連接。本發(fā)明還具有如下特征1、所述的IGBT功率單元包括制動(dòng)單元、網(wǎng)側(cè)A相功率單元、網(wǎng)側(cè)B相功率單元、網(wǎng) 側(cè)C相功率單元、機(jī)側(cè)A相功率單元、機(jī)側(cè)B相功率單元和機(jī)側(cè)C相功率單元，網(wǎng)側(cè)A相功 率單元、網(wǎng)側(cè)B相功率單元和網(wǎng)側(cè)C相功率單元組成網(wǎng)側(cè)變流器，機(jī)側(cè)A相功率單元、機(jī)側(cè)B 相功率單元和機(jī)側(cè)C相功率單元組成機(jī)側(cè)變流器，網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)側(cè)變流器通過(guò)直流母線 以背靠背形式連接，網(wǎng)側(cè)和機(jī)側(cè)變流器的功率單元采用模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及電氣性能上完全 一致，可以互換，制動(dòng)單元分別與網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)側(cè)變流器連接。2、所述的IGBT功率單元 采用大功率智能IPM，采用空間矢量PWM算法可實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)，并使得負(fù)載下的網(wǎng)側(cè)功 率因數(shù)接近1，無(wú)需任何功率因數(shù)補(bǔ)償、諧波抑制裝置，機(jī)側(cè)變流器通過(guò)IGBT功率開關(guān)器件 產(chǎn)生頻率、幅值、相位可調(diào)的三相低頻勵(lì)磁電流，在轉(zhuǎn)子中形成一個(gè)低速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這個(gè)磁 場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速度與轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)速相加等于定子磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速，從而在發(fā)電機(jī)定子繞組中感應(yīng)出工頻電壓，當(dāng)并網(wǎng)斷路器閉合后變流器就可以向電網(wǎng)輸送電能。3、所述的變流器的控制單元包括主DSP控制板、IO量控制板、網(wǎng)側(cè)DSP控制板、網(wǎng) 側(cè)模擬信號(hào)調(diào)理板、機(jī)側(cè)DSP控制板、機(jī)側(cè)模擬信號(hào)調(diào)理板、電能測(cè)量板和過(guò)溫報(bào)警與控制 單元，網(wǎng)側(cè)DSP控制板和網(wǎng)側(cè)模擬信號(hào)調(diào)理板連接，機(jī)側(cè)DSP控制板和機(jī)側(cè)模擬信號(hào)調(diào)理板 連接，網(wǎng)側(cè)DSP控制板和機(jī)側(cè)DSP控制板組成變流器DSP控制板單元，網(wǎng)側(cè)模擬信號(hào)調(diào)理板 和機(jī)側(cè)模擬信號(hào)調(diào)理板組成變流器模擬信號(hào)調(diào)理板單元，變流器DSP控制板單元和變流器 模擬信號(hào)調(diào)理板單元連接，IO量控制板與變流器模擬信號(hào)調(diào)理板單元連接，主DSP控制板 分別和電能測(cè)量板、IO量控制板、變流器DSP控制板單元、過(guò)溫報(bào)警與控制單元連接。4、所述的變流器的供電及配電單元包括低壓直流隔離電源和UPS供電電源，低壓 直流隔離電源連接UPS供電電源。5、所述的網(wǎng)側(cè)濾波器單元由三相LCR濾波元件組成。6、并網(wǎng)斷路器單元主要由大功率空氣斷路器、大電流接觸器和銅牌連接部件等 組成，是雙PWM矢量控制雙饋風(fēng)電變流器輸入輸出的重要接口，是控制變流器并網(wǎng)發(fā)電、脫 網(wǎng)、分閘的主要部件。7、所述的網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)側(cè)的變流器采用基于電網(wǎng)電壓定向的空間矢量PWM控 制算法。本發(fā)明具有如下特點(diǎn)1、采用DSP作為核心控制芯片，大大提高了功率變換的實(shí)時(shí)性和快速性。2、空間矢量PWM控制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行和有功無(wú)功解耦控制，可以根據(jù) 電網(wǎng)需求進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。3、先進(jìn)的PID控制算法，實(shí)現(xiàn)零沖擊并網(wǎng)，自動(dòng)軟并網(wǎng)和軟解列控制，實(shí)現(xiàn)隨機(jī)風(fēng) 速下的電功率平滑控制。4、強(qiáng)弱電間隔離完善，系統(tǒng)強(qiáng)弱電間采用光纖隔離，避免了強(qiáng)弱電間的相互干擾。5、標(biāo)準(zhǔn)CAN0PEN通訊接口，可以按主控器的數(shù)據(jù)格式靈活配置PDO內(nèi)容，方便與主 控制器通訊。6、可以在線監(jiān)視變流器的運(yùn)行參數(shù)和各個(gè)狀態(tài)，包括電壓，電流，有功功率，無(wú)功 功率，累計(jì)發(fā)電量，電機(jī)轉(zhuǎn)速等。7、具有過(guò)壓，過(guò)流，過(guò)溫等故障的檢測(cè)與保護(hù)功能和顯示功能。8、功率模塊采用壓接技術(shù)，保證在震動(dòng)的機(jī)艙內(nèi)也能可靠運(yùn)行。


圖1為本發(fā)明組成原理框圖；其中1、并網(wǎng)斷路器單元，2、crowbar單元，3、機(jī)側(cè)變流器，4、制動(dòng)單元，5、網(wǎng)側(cè)變 流器，6、預(yù)充電支路，7、網(wǎng)側(cè)進(jìn)線接觸器，8、網(wǎng)側(cè)濾波單元，9、電能測(cè)量板，10、變流器控制 DSP板單元，11、主DSP板，12、模擬信號(hào)調(diào)理板單元，13、10量控制板，14、變流器的供電及配 電單元，15、加熱和冷卻單元；16、過(guò)溫報(bào)警與控制單元，17、IGBT功率單元，18、變流器的控 制單元。圖2為變流器部分電路原理框圖；圖3為PWM控制部分原理框圖；圖4為主DSP原理框圖5為IGBT溫度采集原理框圖。 具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖1至附圖5對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的描述如圖1所示一種雙PWM矢量控制雙饋風(fēng)電變流器包括IGBT功率單元、變流器的 控制單元、變流器的供電及配電單元、網(wǎng)側(cè)濾波器單元、并網(wǎng)斷路器單元、網(wǎng)側(cè)進(jìn)線接觸器、 加熱和冷卻單元、預(yù)充電支路和crowbar單元，crowbar單元和IGBT功率單元連接，網(wǎng)側(cè)濾 波器單元和IGBT功率單元連接，預(yù)充電支路和網(wǎng)側(cè)濾波器單元連接，網(wǎng)側(cè)進(jìn)線接觸器和網(wǎng) 側(cè)濾波器單元連接，并網(wǎng)斷路器單元分別和預(yù)充電支路、網(wǎng)側(cè)進(jìn)線接觸器連接，變流器的控 制單元和IGBT功率單元連接，變流器的供電及配電單元和變流器的控制單元連接，加熱和 冷卻單元與變流器的供電及配電單元連接。1、所述的IGBT功率單元包括制動(dòng)單元、網(wǎng)側(cè)A相功率單元、網(wǎng)側(cè)B相功率單元、網(wǎng) 側(cè)C相功率單元、機(jī)側(cè)A相功率單元、機(jī)側(cè)B相功率單元和機(jī)側(cè)C相功率單元，網(wǎng)側(cè)A相功 率單元、網(wǎng)側(cè)B相功率單元和網(wǎng)側(cè)C相功率單元組成網(wǎng)側(cè)變流器，機(jī)側(cè)A相功率單元、機(jī)側(cè)B 相功率單元和機(jī)側(cè)C相功率單元組成機(jī)側(cè)變流器，網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)側(cè)變流器通過(guò)直流母線 以背靠背形式連接，網(wǎng)側(cè)和機(jī)側(cè)變流器的功率單元采用模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及電氣性能上完全 一致，可以互換，制動(dòng)單元分別與網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)側(cè)變流器連接。2、所述的IGBT功率單元 采用大功率智能IPM，采用空間矢量PWM算法可實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)，并使得負(fù)載下的網(wǎng)側(cè)功 率因數(shù)接近1，無(wú)需任何功率因數(shù)補(bǔ)償、諧波抑制裝置，機(jī)側(cè)變流器通過(guò)IGBT功率開關(guān)器件 產(chǎn)生頻率、幅值、相位可調(diào)的三相低頻勵(lì)磁電流，在轉(zhuǎn)子中形成一個(gè)低速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這個(gè)磁 場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速度與轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)速相加等于定子磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速，從而在發(fā)電機(jī)定子繞組中感 應(yīng)出工頻電壓，當(dāng)并網(wǎng)斷路器閉合后變流器就可以向電網(wǎng)輸送電能。3、所述的變流器的控制單元包括主DSP控制板、IO量控制板、網(wǎng)側(cè)DSP控制板、網(wǎng) 側(cè)模擬信號(hào)調(diào)理板、機(jī)側(cè)DSP控制板、機(jī)側(cè)模擬信號(hào)調(diào)理板、電能測(cè)量板和過(guò)溫報(bào)警與控制 單元，網(wǎng)側(cè)DSP控制板和網(wǎng)側(cè)模擬信號(hào)調(diào)理板連接，機(jī)側(cè)DSP控制板和機(jī)側(cè)模擬信號(hào)調(diào)理板 連接，網(wǎng)側(cè)DSP控制板和機(jī)側(cè)DSP控制板組成變流器DSP控制板單元，網(wǎng)側(cè)模擬信號(hào)調(diào)理板 和機(jī)側(cè)模擬信號(hào)調(diào)理板組成變流器模擬信號(hào)調(diào)理板單元，變流器DSP控制板單元和變流器 模擬信號(hào)調(diào)理板單元連接，IO量控制板與變流器模擬信號(hào)調(diào)理板單元連接，主DSP控制板 分別和電能測(cè)量板、IO量控制板、變流器DSP控制板單元、過(guò)溫報(bào)警與控制單元連接。4、所述的變流器的供電及配電單元包括低壓直流隔離電源和UPS供電電源，低壓 直流隔離電源連接UPS供電電源。5、所述的網(wǎng)側(cè)濾波器單元由三相LCR濾波元件組成。6、并網(wǎng)斷路器單元主要由大功率空氣斷路器、大電流接觸器和銅牌連接部件等 組成，是雙PWM矢量控制雙饋風(fēng)電變流器輸入輸出的重要接口，是控制變流器并網(wǎng)發(fā)電、脫 網(wǎng)、分閘的主要部件。7、所述的網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)側(cè)的變流器采用基于電網(wǎng)電壓定向的空間矢量PWM控 制算法。如圖2所示，變流器整體主要由機(jī)側(cè)部分、網(wǎng)側(cè)部分、低通濾波電路、預(yù)充電支路 和并網(wǎng)斷路器等部分構(gòu)成，KM2開關(guān)與限流電阻構(gòu)成變流器的預(yù)充電支路，當(dāng)網(wǎng)側(cè)主開關(guān)QFl閉合后開關(guān)KM2也閉合、這時(shí)電網(wǎng)通過(guò)限流電阻給網(wǎng)側(cè)部分的直流母線進(jìn)行充電，當(dāng) 直流母線電壓值滿足要求后，KMl開關(guān)閉合KM2開關(guān)斷開，變流器網(wǎng)側(cè)部分啟動(dòng)，直流母線 由IGBT功率開關(guān)器件恒定控制；雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子繞組通過(guò)并網(wǎng)斷路器QF2接入電 網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組連接至變流器機(jī)側(cè)部分，變流器機(jī)側(cè)通過(guò)IGBT功率開關(guān)器件產(chǎn)生頻率、幅值、 相位可調(diào)的三相低頻勵(lì)磁電流，在轉(zhuǎn)子中形成一個(gè)低速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速度與轉(zhuǎn) 子的機(jī)械轉(zhuǎn)速相加等于定子磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速。從而在發(fā)電機(jī)定子繞組中感應(yīng)出工頻電壓， 當(dāng)并網(wǎng)斷路器閉合后變流器就可以向電網(wǎng)輸送電能了。變流器的變速恒頻控制是在機(jī)側(cè) 轉(zhuǎn)子電路實(shí)現(xiàn)的，流過(guò)轉(zhuǎn)子電路的功率是由交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍所決定的轉(zhuǎn)差功 率，該轉(zhuǎn)差功率僅為定子額定功率的一小部分，因此變流器的容量?jī)H為發(fā)電機(jī)容量的一小 部分，這樣變流器的成本、體積大大降低。變流器通過(guò)控制轉(zhuǎn)子電流幅值和相位還可以改變 發(fā)電機(jī)的功率角。因此通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁可以實(shí)現(xiàn)有功無(wú)功的獨(dú)立控制，達(dá)到功率因數(shù)靈活調(diào) 節(jié)。對(duì)電網(wǎng)而言，輸出無(wú)功功率可起到無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔?。配電系統(tǒng)由并網(wǎng)斷路器、網(wǎng)側(cè)接觸 器、繼電器、變壓器等組成，自身集成有并網(wǎng)控制系統(tǒng)，用戶無(wú)須再配置并網(wǎng)柜，提高了系統(tǒng) 集成度，節(jié)約了機(jī)艙空間。提供雷擊、過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)溫等保護(hù)功能，系統(tǒng)安全可靠。此外，柜 中還提供供調(diào)試的220V電源?？刂破鞑捎酶咚贁?shù)字信號(hào)處理器(DSP)實(shí)現(xiàn)邏輯控制及PWM 控制。整個(gè)控制系統(tǒng)配備UPS，便于電壓跌落時(shí)系統(tǒng)具有不間斷運(yùn)行能力。如圖3所示，PWM控制部分主要由TMS320F2812數(shù)字信號(hào)處理器、CPLD邏輯器件、 光纖接口電路、CANBUS通信接口部分、直流母線過(guò)壓檢測(cè)部分、電源及電源檢測(cè)部分、模擬 信號(hào)采集調(diào)理部分和碼盤及電壓電流傳感器等部分組成。電源及電源檢測(cè)部分給整個(gè)PWM 控制部分進(jìn)行供電并通過(guò)檢測(cè)電路對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的硬件保護(hù)；碼盤及電壓電流傳感器將發(fā) 電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)、電網(wǎng)的交流電壓信號(hào)、電流信號(hào)和直流母線電壓信號(hào)采集回來(lái)送給模擬 信號(hào)采集調(diào)理電路進(jìn)行信號(hào)的調(diào)理和放大，經(jīng)調(diào)理后的直流母線電壓信號(hào)送至CPLD，直流 母線過(guò)壓后CPLD可進(jìn)行相應(yīng)的硬件保護(hù)。其他經(jīng)調(diào)理后的信號(hào)送至TMS320F2812數(shù)字信 號(hào)處理器的AD采集通道轉(zhuǎn)換成數(shù)字量并根據(jù)其軟件控制算法進(jìn)行相應(yīng)的PID調(diào)節(jié)控制，然 后TMS320F2812數(shù)字信號(hào)處理器利用控制結(jié)果結(jié)合功率解耦算法產(chǎn)生空間矢量PWM信號(hào)輸 出至CPLD，經(jīng)CPLD驅(qū)動(dòng)處理后輸出給光纖接口電路，然后通過(guò)光纖連接至IGBT功率單元就 可以進(jìn)行相應(yīng)的整流、逆變控制了，CANBUS通信接口部分作為PWM控制部分與其他功能電 路的數(shù)據(jù)通信接口，用來(lái)上傳處理后數(shù)據(jù)和報(bào)警信息并接收外部控制信息和數(shù)據(jù)。如圖4所示，主DSP控制板由TMS320F2812數(shù)字信號(hào)處理器、CPLD邏輯器件、開入 開出部分、電源及電源檢測(cè)部分、CAN0PEN通信接口部分、CANBUS通信接口部分等組成。電 源及電源檢測(cè)部分給整個(gè)主DSP控制板進(jìn)行供電。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主控設(shè)備通過(guò)數(shù)據(jù)線 連接主DSP控制板的CAN0PEN通信接口部分，當(dāng)CAN0PEN通信接口接收到主控設(shè)備發(fā)來(lái)的 啟動(dòng)控制命令后，CAN0PEN通信接口通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)線將命令數(shù)據(jù)傳輸給TMS320F2812數(shù)字 信號(hào)處理器，處理器即按照啟動(dòng)時(shí)序發(fā)出開關(guān)信號(hào)，開關(guān)信號(hào)經(jīng)過(guò)CPLD驅(qū)動(dòng)調(diào)理后送至主 DSP控制板的開入開出部分，開入開出電路中的光耦隔離器件和微型繼電器即產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng) 作去驅(qū)動(dòng)下一級(jí)開關(guān)或繼電器，此時(shí)開關(guān)的反饋信號(hào)也通過(guò)開入開出電路輸入給CPLD和 處理器，處理器經(jīng)判斷處理后執(zhí)行下一步的動(dòng)作，并將處理結(jié)果通過(guò)CAN0PEN通信接口和 CANBUS通信接口傳達(dá)給主控設(shè)備和下級(jí)機(jī)側(cè)、網(wǎng)側(cè)PWM控制板，完成整個(gè)變流器系統(tǒng)的啟 動(dòng)運(yùn)行動(dòng)作，當(dāng)下級(jí)PWM控制板和IGBT溫度采集板發(fā)出故障信息時(shí)，故障數(shù)據(jù)通過(guò)CANBUS通信接口傳達(dá)給處理器，處理器完成相應(yīng)的故障停機(jī)處理并將故障狀態(tài)傳達(dá)給上級(jí)風(fēng)力發(fā) 電系統(tǒng)主控設(shè)備，主DSP控制板是整個(gè)變流器的協(xié)調(diào)控制中心，起到承上啟下的作用，因此 應(yīng)具有一定的實(shí)時(shí)多任務(wù)處理能力，其控制算法采用了多中斷分時(shí)混合處理的方式保證了 整個(gè)變流器系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。 如圖5所示，IGBT溫度采集部分由TMS320F2812數(shù)字信號(hào)處理器、模擬信號(hào)調(diào)理 部分、IGBT返回溫度模擬量取樣部分、IGBT溫度傳感器、電源及電源檢測(cè)部分、CANBUS通信 接口部分等組成。電源及電源檢測(cè)部分給整個(gè)主DSP控制板進(jìn)行供電。IGBT溫度傳感器將 溫度模擬信號(hào)送至IGBT返回溫度模擬量取樣部分進(jìn)行分壓采樣，然后經(jīng)分壓采樣后的信 號(hào)輸入至模擬信號(hào)調(diào)理部分，經(jīng)運(yùn)放和帶通濾波器的分級(jí)調(diào)理和放大后的模擬信號(hào)輸入至 TMS320F2812數(shù)字信號(hào)處理器的AD采集通道轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)據(jù)數(shù)字量，處理器將六只IGBT功 率單元和一只制動(dòng)IGBT單元采集回來(lái)的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較處理得出最高溫度和過(guò)溫報(bào)警 信號(hào)，然后處理器通過(guò)CANBUS通信接口將數(shù)據(jù)傳輸給主DSP控制板。
權(quán)利要求
一種雙PWM矢量控制雙饋風(fēng)電變流器，包括IGBT功率單元、變流器的控制單元、變流器的供電及配電單元、網(wǎng)側(cè)濾波器單元、并網(wǎng)斷路器單元、網(wǎng)側(cè)進(jìn)線接觸器、加熱和冷卻單元、預(yù)充電支路和crowbar單元，其特征在于crowbar單元和IGBT功率單元連接，網(wǎng)側(cè)濾波器單元和IGBT功率單元連接，預(yù)充電支路和網(wǎng)側(cè)濾波器單元連接，網(wǎng)側(cè)進(jìn)線接觸器和網(wǎng)側(cè)濾波器單元連接，并網(wǎng)斷路器單元分別和預(yù)充電支路、網(wǎng)側(cè)進(jìn)線接觸器連接，變流器的控制單元和IGBT功率單元連接，變流器的供電及配電單元和變流器的控制單元連接，加熱和冷卻單元與變流器的供電及配電單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙PWM矢量控制雙饋風(fēng)電變流器，其特征在于所述的 IGBT功率單元包括制動(dòng)單元、網(wǎng)側(cè)A相功率單元、網(wǎng)側(cè)B相功率單元、網(wǎng)側(cè)C相功率單元、 機(jī)側(cè)A相功率單元、機(jī)側(cè)B相功率單元和機(jī)側(cè)C相功率單元，網(wǎng)側(cè)A相功率單元、網(wǎng)側(cè)B相 功率單元和網(wǎng)側(cè)C相功率單元組成網(wǎng)側(cè)變流器，機(jī)側(cè)A相功率單元、機(jī)側(cè)B相功率單元和機(jī) 側(cè)C相功率單元組成機(jī)側(cè)變流器，網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)側(cè)變流器通過(guò)直流母線以背靠背形式連 接，網(wǎng)側(cè)和機(jī)側(cè)變流器的功率單元采用模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及電氣性能上完全一致，可以互換， 制動(dòng)單元分別與網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)側(cè)變流器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙PWM矢量控制雙饋風(fēng)電變流器，其特征在于所述的 IGBT功率單元采用大功率智能IPM，采用空間矢量PWM算法可實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)，并使得負(fù) 載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1，無(wú)需任何功率因數(shù)補(bǔ)償、諧波抑制裝置，機(jī)側(cè)變流器通過(guò)IGBT 功率開關(guān)器件產(chǎn)生頻率、幅值、相位可調(diào)的三相低頻勵(lì)磁電流，在轉(zhuǎn)子中形成一個(gè)低速旋轉(zhuǎn) 磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速度與轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)速相加等于定子磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速，從而在發(fā)電機(jī) 定子繞組中感應(yīng)出工頻電壓，當(dāng)并網(wǎng)斷路器閉合后變流器就可以向電網(wǎng)輸送電能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙PWM矢量控制雙饋風(fēng)電變流器，其特征在于所述的 變流器的控制單元包括主DSP控制板、IO量控制板、網(wǎng)側(cè)DSP控制板、網(wǎng)側(cè)模擬信號(hào)調(diào)理板、 機(jī)側(cè)DSP控制板、機(jī)側(cè)模擬信號(hào)調(diào)理板、電能測(cè)量板和過(guò)溫報(bào)警與控制單元，網(wǎng)側(cè)DSP控制 板和網(wǎng)側(cè)模擬信號(hào)調(diào)理板連接，機(jī)側(cè)DSP控制板和機(jī)側(cè)模擬信號(hào)調(diào)理板連接，網(wǎng)側(cè)DSP控制 板和機(jī)側(cè)DSP控制板組成變流器DSP控制板單元，網(wǎng)側(cè)模擬信號(hào)調(diào)理板和機(jī)側(cè)模擬信號(hào)調(diào) 理板組成變流器模擬信號(hào)調(diào)理板單元，變流器DSP控制板單元和變流器模擬信號(hào)調(diào)理板單 元連接，IO量控制板與變流器模擬信號(hào)調(diào)理板單元連接，主DSP控制板分別和電能測(cè)量板、 IO量控制板、變流器DSP控制板單元、過(guò)溫報(bào)警與控制單元連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙PWM矢量控制雙饋風(fēng)電變流器，其特征在于所述的 變流器的供電及配電單元包括低壓直流隔離電源和UPS供電電源，低壓直流隔離電源連接 UPS供電電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙PWM矢量控制雙饋風(fēng)電變流器，其特征在于所述的 網(wǎng)側(cè)濾波器單元由三相LCR濾波元件組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙PWM矢量控制雙饋風(fēng)電變流器，其特征在于所述的 并網(wǎng)斷路器單元由大功率空氣斷路器、大電流接觸器和銅牌連接部件組成，是雙PWM矢量 控制雙饋風(fēng)電變流器輸入輸出的重要接口，是控制變流器并網(wǎng)發(fā)電、脫網(wǎng)、分閘的主要單兀。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙PWM矢量控制雙饋風(fēng)電變流器，其特征在于所述的 網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)側(cè)的變流器采用基于電網(wǎng)電壓定向的空間矢量PWM控制算法。
全文摘要
一種雙PWM矢量控制雙饋風(fēng)電變流器，包括IGBT功率單元、變流器的控制單元、變流器的供電及配電單元、網(wǎng)側(cè)濾波器單元、并網(wǎng)斷路器單元、網(wǎng)側(cè)進(jìn)線接觸器、加熱和冷卻單元、預(yù)充電支路和crowbar單元，crowbar單元和IGBT功率單元連接，網(wǎng)側(cè)濾波器單元和IGBT功率單元連接，預(yù)充電支路和網(wǎng)側(cè)濾波器單元連接，網(wǎng)側(cè)進(jìn)線接觸器和網(wǎng)側(cè)濾波器單元連接，并網(wǎng)斷路器單元分別和預(yù)充電支路、網(wǎng)側(cè)進(jìn)線接觸器連接，變流器的控制單元和IGBT功率單元連接，變流器的供電及配電單元和變流器的控制單元連接。本發(fā)明采用DSP作為核心控制芯片，提高了功率變換的實(shí)時(shí)性和快速性，并可以實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行和有功無(wú)功解耦控制，可以根據(jù)電網(wǎng)需求進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。
文檔編號(hào)H02J3/38GK101931240SQ20101026276
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者何秀成, 周維來(lái), 孫敬華, 裴景斌, 陳晨 申請(qǐng)人:哈爾濱九洲電氣股份有限公司