[实用新型]同步风力发电机全功率变流系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种变流系统，尤其涉及一种同步风力发电机全功率变流系统。

背景技术

风力发电已成为我国新能源中增长最快的一种，其机组设计、制造技术趋向成熟，产品逐渐进入商品化阶段，功率达到兆瓦级。能量转换装置变流器作为风电机组一个重要部件直接关系到机组的工作状态、发电质量、效率以及设备的安全。对于无刷励磁同步发电机组，现有的双馈型风力机组的四象限变流器方案，运行成本高、能量转换率低、可靠性难以保证且系统集成化不高。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种同步风力发电机全功率变流系统，解决现有的发电机变流系统运行成本高、能量转换率低、可靠性难以保证以及系统集成化不高的缺陷。

为了实现发明目的，本实用新型所采用的技术方案是，一种同步风力发电机全功率变流系统，包括有控制主机，控制主机通过控制器分别与变频驱动电路和变流驱动电路连接，所述变频驱动电路连接到变频器上，所述变流驱动电路连接到变流器上，发电机一端通过信号采集器连接到控制器上，另一端依次通过变频器和变流器连接到电网上。

本实用新型的特征还在于，所述变流器为AFE主动前端整流单元，包括有整流电路、升压斩波电路、制动电路以及逆变并网电路。

进一步，所述控制器为可编程逻辑控制器。

进一步，所述信号采集器采集发电机定子电压和电流、转子电压和电流以及电机转速参数。

本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型是一种综合各种因素，实现统一集中控制的新型风力发电能量转换装置。在现有变流系统结构和方案基础上采用了不控整流、三重化开关直流升压和脉冲宽度调制变流技术，可以实现风能最大化利用、能量高效率转换以及高可靠性工作；

2)本实用新型通过励磁控制和直流升压电路以及变流器的功率控制实现了主控系统和功率转换单元的一体化设计和优化控制，通过控制励磁电压和升压电路使系统能够在最低风速下发电运行，理论上只要风轮能够旋转即可发电，实现了能量的高效转换和系统的集成优化控制；

3)本实用新型采用模块化结构设计，在变流装置、有功无功调节以及励磁控制等部分都具有一定的独立性，便于安装调试、故障检测以及设备维护，很容易移植到其他类型的风机中应用，特别是全功率变流型风机，市场潜力非常大。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图；

图2是本实用新型变流器电路结构图。

图中，1.控制主机，2.控制器，3.变频驱动电路，4.变流驱动电路，5.变频器，6.变流器，7.信号采集器，8.整流电路，9.升压斩波电路，10.制动电路，11.逆变并网电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型提供一种同步风力发电机全功率变流系统，其结构框图如图1所示，包括有控制主机1，控制主机1通过控制器2分别与变频驱动电路3和变流驱动电路4连接，变频驱动电路3连接到变频器5上，变流驱动电路4连接到变流器6上，发电机一端通过信号采集器7连接到控制器2上，另一端依次通过变频器5和变流器6连接到电网上。

系统采用PROFIBUS现场总线通讯接口和工业以太网通讯接口，可实现整个风电场所有变流器的联网综合控制，达到从并网电能的宏观管理上统一调配，统一控制。

具体实施过程中，控制主机1为现有的工控机，控制器2优选采用性能稳定的可编程逻辑控制器。本实用新型主要应用于无刷同步风力发电机，信号采集器7主要采集发电机运行过程中的定子电压和电流、转子电压和电流以及电机转速等参数，控制器2将该参数进行处理后上传到控制主机1上，控制主机1会根据内部设定好的参数通过控制器2向变频驱动电路3和变流驱动电路4发送控制指令，变频驱动电路3和变流驱动电路4分别驱动变频器5和变流器6工作。为了减小变流器6的体积，从发电机发出的低频正弦波交流在进行整流升压前，需要通过将低频电流转换为高频电流，因而发电机发出的低频电流首先通过变频器5转换为高频电流，再经过变流器6进行整流升压后输送到电网中。如图2所示，变流器6中的整流电路8采用六相结构，可减小电压脉动并降低对直流侧滤波电容量的要求。升压斩波电路9和逆变并网电路11采取并联多重化结构，一方面分担电流另一方面可以有效地抑制高频谐波。升压斩波电路9输出之后加入了制动电路10，当电网电压突然跌落时，由于风轮机的机械惯性，传递功率不变而使并网电流突增。此时制动电路10的晶体管导通，旁路PWM变流器，电阻能耗制动，降低并网电流，待电网电压恢复后再断开制动电路10的晶体管，系统正常运行。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点，上述实施方式和说明书只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由权利要求书及其等同物界定。