[实用新型]一种基于IGBT控制的风力发电系统整流卸荷装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及风电设备技术领域，提供了一种基于IGBT控制的风力发电系统整流卸荷装置。

背景技术

小型风电场的发电机组通常是定桨距发电机组，其主要结构特点是：桨叶与轮毂的连接是固定的，即当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之变化。这一特点给定桨距风力发电机组存在两个必须解决的问题：一是当风速过大，高于风轮的额定风速时，风机必须能够将功率限制在额定值附近，否则风机将超速、超载，甚至发生风车事故，功率限制的方法主要有叶片失速控制和风轮转速控制等：二是运行中的风力发电机组在突然失去电网(突甩负载)的情况下，桨叶自身必须具备制动能力，使风力发电机组能够在大风情况下安全停机，但是大部分定桨距风力发电机组风轮在电网失电的情况下并不具备制动能力。同时，在上述两种情况发生时，在风机的主电路会出现过电压现象，容易导致电气设备，特别是功率器件，永久损坏，造成故障。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于IGBT控制的风力发电系统整流卸荷装置。

本实用新型为了实现上述目的采用以下技术方案：

一种基于IGBT控制的风力发电系统整流卸荷装置，包括顺序连接的发电机、发电机侧交流器和电网侧变流器，其特征在于：所述发电机侧交流器与电网侧变流器间设置有卸载单元和为卸载单元提供PWM控制信号的控制器。

上述方案中，所述控制器包括若干个光电隔离器，处理单元，通过光电隔离器与处理单元连接的用于采集直流侧电压的直流侧分压电阻、通过光电隔离器与处理单元连接的用于采集直流侧电流的直流侧分流器，通过光电隔离器与处理单元连接的用于采集卸荷侧电压的卸荷侧分压电阻，通过光电隔离器与处理单元连接的卸荷侧分流器，所述处理单元连接有驱动电路和JTAG接口。

上述方案中，所述卸载单元包括驱动电路、IGBT单元和卸荷电阻，所述卸荷电阻与IGBT单元串联后与发电机侧变流器输出端两端连接，所述驱动单元与处理单元连接，处理单元为驱动单元提供PWM控制信号，控制IGBT单元的通断。

本实用新型具有以下有益效果：

一、本实用新型由于在控制电路中采用了分立电路组成的测量电路和单片机内的A／D转换模块，因此，节约了系统成本，更利于小型风电系统的推广。

二、本实用新型为了使功率电路与单片机控制电路之间电气隔离，设计出带光电隔离的硬件电路。通过增加光耦隔离器和带隔离的稳压电源，实现了强、弱电信号间的隔离以及模拟信号和数字信号间的隔离，增强了系统抗干扰性。

附图说明

图1为本实用新型的系统方框图。

图2为本实用新型的控制器的系统方框图。

具体实施方式

下面对本实用新型做进一步的说明：

一种基于IGBT控制的风力发电系统整流卸荷装置，包括顺序连接的发电机、发电机侧交流器和电网侧变流器，其特征在于：所述发电机侧交流器与电网侧变流器见设置有卸载单元和为卸载单元提供PWM控制信号的控制器。

所述控制器包括若干个光电隔离器，处理单元，通过光电隔离器与处理单元连接的用于采集直流侧电压的直流侧分压电阻、通过光电隔离器与处理单元连接的用于采集直流侧电流的直流侧分流器，通过光电隔离器与处理单元连接的用于采集卸荷侧电压的卸荷侧分压电阻，通过光电隔离器与处理单元连接的卸荷侧分流器，所述处理单元连接有驱动电路和JTAG接口。

所述卸载单元包括驱动电路、IGBT单元和卸荷电阻，所述卸荷电阻与IGBT单元串联后与发电机侧变流器输出端两端连接，所述驱动单元与处理单元连接，处理单元为驱动单元提供PWM控制信号，控制IGBT单元的通断。

卸荷电路的功能是当检测到系统中出现过电压时，将卸荷电路投入，而卸荷电阻此时承担起所有的过高电压并将其转换为热能释放掉，起到保护系统设备不被损坏、使系统能可靠运行的作用。

在本系统中，要测量的电量数据有经过整流器整流后的直流电压和电流，以及卸荷侧卸荷功率。而在测量卸荷功率时采用间接测量的方法，即先测得卸荷电阻两端的电压以及流过卸荷电阻的电流然后两者相乘得到卸荷功率。所以整个系统要测量2组电压和2组电流，一共是4路电量数据。4路电量数据经过数据采集模块处理到A／D转换量程范围以内，然后经过单片机内部的A／D转换模块进行转换。单片机将转换后的数字信号经过计算和处理，产生适当占空比的PWM信号，由该信号控制卸荷器的关断。