[发明专利]一种高功率因数型三相风力发电系统及其控制方法

权利要求书

1.一种高功率因数型三相风力发电系统，其特征在于包括主控部分、整流电路、节电变流电路、逆变电路、检测电路、风力发电机接口、负载接口，其中主控部分与整流电路、节电变流电路、逆变电路、风力发电机接口、检测电路分别电气连接；风力发电机接口与整流电路的交流侧直接电气连接或经变压器间接电气连接；整流电路的直流侧与逆变电路的直流侧直接电气连接；节电变流电路与负载接口直接电气连接，二者的电气连接点与逆变电路的交流侧直接电气连接或经变压器间接电气连接，各组成部分在功能或结构上可以合并或拆分。

2.根据权利要求1所述的高功率因数型三相风力发电系统，其特征在于主控部分包含微处理器、微控制器中的一种或多种，其中微控制器的类型包括但不限于单片机、DSP、CPLD、FPGA、PLC。

3.根据权利要求2所述的高功率因数型三相风力发电系统，其特征在于逆变电路、节电变流电路以及整流电路三者可以选择的构成方式包括但不限于：包含若干个变流桥臂或集成功率模块，对于包含变流桥臂的情况，每个桥臂由多个全控开关器件串联构成，每个全控开关器件都反并联一个续流二极管，本发明描述中的“全控开关器件”指既能控制开通又能控制关断的电力电子开关器件，类型包括但不限于晶体管、IGBT、MOSFET、IGCT、IEGT、GTO、SET；对于包含集成功率模块的情况，集成功率模块的类型包括但不限于IPM功率模块，本发明中整流电路除上述构成方式以外可以选择的其它构成方式中可选组件包含但不限于：不可控型集成功率模块、半控型集成功率模块、由非全控型开关器件构成的桥式整流电路，本发明描述中的“不可控”指开通与关断都不可控制，具有此类特性的开关器件包括但不限于二极管；“半控”指只能控制开通但不能控制关断，具有此类特性的开关器件包括但不限于晶闸管；“非全控”包含“不可控”与“半控”两种类型。

4.根据权利要求3所述的高功率因数型三相风力发电系统，其特征在于包括蓄电池充放电电路、蓄电池接口，直流侧与蓄电池充放电电路电气连接的系统组件包括逆变电路与整流电路，蓄电池充放电电路与蓄电池接口、主控部分分别电气连接。

5.根据权利要求4所述的高功率因数型三相风力发电系统，其特征在于检测电路包括但不限于：逆变电路交流侧的电压传感器与电流传感器、逆变电路直流侧的电压传感器与电流传感器、整流电路交流侧的电压传感器与电流传感器、风力发电机的转速传感器。

6.根据权利要求5所述的高功率因数型三相风力发电系统，其特征在于逆变电路、节电变流电路以及由全控开关器件构成的整流电路采用的拓扑结构的电平数为2或大于2的奇数，其中大于2的奇数个电平的拓扑结构的类型包括但不限于单元级联型、飞跨电容型、二极管嵌位型，逆变电路、节电变流电路与整流电路三者各自采用何种拓扑结构、选用多少电平数互不相关，这里的全控开关器件包括但不限于晶体管、IGBT、MOSFET、IGCT、IEGT、GTO、SET。

7.根据权利要求1至权利要求6所述的高功率因数型三相风力发电系统，其特征在于包括无功补偿功能，采用的控制方法为：通过检测电路实时获得负载侧电压、电流的瞬时值，经分析计算可得负载实时需求的有功功率以及无功功率，通过控制实现：逆变电路提供负载需求的有功功率；节电变流电路提供负载需求的无功功率。

8.根据权利要求1至权利要求6所述的高功率因数型三相风力发电系统，其特征在于包括有源滤波功能，采用的控制方法为：通过检测电路实时获得负载侧电压、电流的瞬时值，经分析计算可得负载电流中所含的各次谐波的频率、幅值及相位等参数，通过控制使节电变流电路发出与各次电流谐波频率、幅值相等但相位相反的各次抑制波，这些抑制波与谐波相抵消，从而实现了对谐波的滤除。

9.根据权利要求1至权利要求6所述的高功率因数型三相风力发电系统，其特征在于同时具有无功补偿与有源滤波的功能，采用的控制方法为：通过检测电路实时获得负载侧电压、电流的瞬时值，经分析计算可得负载实时需求的有功功率、无功功率以及负载电流中各次谐波的含量及其特性参数，通过控制实现：逆变电路提供负载需求的有功功率；节电变流电路向负载发出无功功率以及与各次电流谐波频率、幅值相等但相位相反的抑制波，这样就同时实现了无功功率的补偿与谐波的滤除。

10.根据权利要求1至权利要求6所述的高功率因数型三相风力发电系统，其特征在于包含一台或多台隔离变压器，隔离变压器的位置包括但不限于：整流电路交流侧与风力发电机接口之间、逆变电路交流侧与负载接口之间。