[发明专利]包括双馈电机和连接在DC／AC逆变器与电机转子之间的带阻滤波器的驱动链

说明书

技术领域

本发明涉及一种设计用于连接到AC电网上的驱动链(drive chain)，具体涉及一种包括双馈电机和连接在DC／AC逆变器与电机转子之间的带阻滤波器的驱动链。

本发明还涉及一种用于向交流电网发电的设备，所述设备包括涡轮机和连接到所述涡轮机上的驱动链。

背景技术

通过马丁内斯·德阿里格力亚(Martinez de Alegria)等人的文档“双馈感应发电机风力涡轮机电网连接：一项调查(Grid connection of doubly fed induction generator wind turbines：a survey)”，已知本发明所提及的类型的驱动链。所述驱动链连接到三相电网上并且包括双馈电机，该电机的定子连接到三相电网上并且转子借助连接到所述三相电网的三相-三相变流器来馈电。所述变流器包括连接到三相电网的AC／DC变流器和连接在所述AC／DC变流器与所述机器转子之间的DC／AC逆变器。当所述三相电网上产生如短路的故障时，该驱动链必须遵循由例如德国电网或英国电网的电网所强加的某些规则(在英语中即为电网规则(grid code))，以便允许所述电网能够消除此类故障(在英语中即为故障穿越(Fault Ride Through)-FRT)。

这种电网中的短路会导致电机转子的感应电压明显增大。由此，上文所提及的文档预见了各种解决方案，所述解决方案用以使所述驱动链并且具体来说是所述变流器在遵照相关电网规则的同时避免因感应电压中的这种增大而发生劣化。预见的是许多解决方案，如添加连接在所述DC／AC逆变器的交流电侧的输出端子之间的保护装置以便抵抗过压和／或过流，或甚至针对交流电的每个相位来添加反并联地连接在电网与机器定子之间的晶闸管(Thyristor)。一种优选解决方案在于添加保护装置，从而借助对连接在转子与电网之间的变流器进行特殊控制来与转子流量检查装置组合抵抗过压和／或过流。

然而，这些各种解决方案要求附接到所述双馈电机的另外的主动保护装置，如抵抗过压和／或过流的保护装置或反并联地连接在电网与机器定子之间的晶闸管；此类装置是昂贵的。

发明内容

本发明的目的在于提出一种意图连接到交流电网并且在该电网上出现如短路的故障时遵照该电网的规则同时并不要求这种另外的主动保护装置的驱动链。

为此，本发明的目的在于一种驱动链，其被设计成连接到交流电网并且包括：

包括定子和转子的电机，所述定子被设计成电连接到所述交流电网并且具有定子频率f_定子；

用于将一交流电转换成另一交流电的双向转换系统，其被设计成连接在所述交流电网与所述电机的所述转子之间，所述双向转换系统包括：用于将交流电转换成直流电的双向变流器，其被设计成连接到所述交流电网；连接在AC／DC变流器与所述转子之间用于将直流电转换成交流电的双向逆变器，所述DC／AC逆变器包括被设计成将直流电压转换成交流电压的可控电子开关，就所述交流电压的每个相位而言，所述DC／AC逆变器和所述转子在中间点处彼此连接；以及用于根据控制规则来控制所述DC／AC逆变器的所述开关的控制装置；

其中所述驱动链另外包括针对介于0.6倍所述定子频率与1.4倍定子频率之间的目标区间的带阻滤波器，所述带阻滤波器连接在中间点之间并且针对所述目标区间频率来在所述中间点处衰减电压。

根据其他实施方案，在单独采用或根据所有技术上的可能组合的情况下，所述驱动链包括以下特征中的一个或多个特征：

所述目标间隔介于0.7倍所述定子频率与1.3倍所述定子频率之间，优选介于0.9倍所述定子频率与1.1倍所述定子频率之间，甚至更优选地介于0.95倍所述定子频率与1.05倍所述定子频率之间；

所述带阻滤波器是被动式滤波器；

所述带阻滤波器包括多个支路，每个支路包括以串联方式连接的电磁线圈和电容器；

每个支路还会包括针对每个电磁线圈以并联方式连接的电阻；

控制规则是这样的：针对所述目标区间的所述频率，来自所述DC／AC逆变器的所述交流电压受到大约等于所述中间点处的经衰减的电压并且大约与来自所述转子的电压同相的振幅电压影响；

其另外包括用于测量所述AC／DC变流器与所述DC／AC逆变器之间的所述直流电压的第一传感器，和用于测量在所述中间点处的经衰减的交流电压的第二传感器，并且控制装置包括针对所述目标区间的所述频率对来自所述DC／AC逆变器的所述交流电压进行伺服控制的装置；