專利名稱：雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的勵磁電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，特別涉及的是雙饋異 步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的勵磁電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括風(fēng)機(jī)，與風(fēng)機(jī)連接的 繞組型異步發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組連接一個(gè)能量變換器，能量變換器連接 控制器，由控制器和能量變換器組成雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的勵磁電路，發(fā) 電機(jī)發(fā)出的電能并入電網(wǎng)。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)能量變換器電路連接框圖。如圖3所示，上述現(xiàn)有技術(shù)
勵磁電路中的能量變換器20是由智能功率模塊1、智能功率模塊2和一個(gè)電 容3組成的雙脈沖寬度調(diào)制變流器，其中智能功率模塊2連接到雙饋異步風(fēng) 力發(fā)電機(jī)13的轉(zhuǎn)子接觸器10;智能功率模塊1連接到變壓器1上，電容3 連接兩個(gè)智能功率模塊1和智能功率模塊2。所述控制器16由兩個(gè)數(shù)字信號 處理器7、 9組成，數(shù)字信號處理器7連接到智能功率模塊1的驅(qū)動電路17; 數(shù)字信號處理器9連接到智能功率模塊2的驅(qū)動電路17。
上述現(xiàn)有技術(shù)的勵磁電路存在的缺陷是需要可控電力電子器件多，變 流器成本較高，控制技術(shù)復(fù)雜。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)的不足，提供一種降低轉(zhuǎn)子變流器硬件 成本，簡化控制程序的變速恒頻雙饋風(fēng)電機(jī)組勵磁電路。
解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是 一種雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的勵磁電 路，該勵磁電路包括能量變換器和控制器，所述控制器包括兩個(gè)數(shù)字信號處 理器和雙端口隨機(jī)存儲器，所述能量變換器包括整流單元、能耗單元、逆 變單元和驅(qū)動電路；所述整流單元連接逆變單元，在整流單元和逆變單元的 連接節(jié)點(diǎn)上并聯(lián)電容；整流單元的輸入端作為能量變換器輸入端連接變壓器
的副邊；逆變單元輸出端連接能耗單元的輸出端作為能量變換器輸出端連接 轉(zhuǎn)子接觸器的輸入端；所述控制器的一個(gè)數(shù)字信號處理器輸出端串聯(lián)驅(qū)動電 路后接到能耗單元輸入端，控制器的另一個(gè)數(shù)字信號處理器輸出端串聯(lián)驅(qū)動 電路后接到逆變單元輸入端。 本發(fā)明的有益效果是①顯著降低了現(xiàn)有變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系 統(tǒng)能量變換器的硬件成本；②明顯地降低了勵磁電路控制算法的復(fù)雜性；③ 可實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的寬轉(zhuǎn)速范圍運(yùn)行，在整個(gè)允許的速度范圍內(nèi)都可以進(jìn)行有 功、無功功率獨(dú)立調(diào)節(jié)，同時(shí)發(fā)電機(jī)的輸出功率因數(shù)可以調(diào)控。
圖1是本發(fā)明電路的連接示意圖2是圖1中數(shù)字信號處理器與絕緣柵晶體管的連接示意圖3是現(xiàn)有技術(shù)能量變換器電路連接框圖。
《附圖中序號說明》 1:變壓器 2:功率二極管 3:電容 4:絕緣柵晶體管
5:整流單元 6:能耗單元 7 (DSP1):數(shù)字信號處理器1
8:雙端口隨機(jī)存儲器9 (DSP2):數(shù)字信號處理器2 10:轉(zhuǎn)子接觸器 11:風(fēng)機(jī) 12:并網(wǎng)裝置 13:雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)
14:能量變換器15:逆變單元 16:控制器 17:驅(qū)動電路
20:現(xiàn)有技術(shù)的能量變換器 21:功率放大電路 22:光電隔離電路
23:隔離電源電路
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)一步詳述。
本發(fā)明中用到現(xiàn)有技術(shù)的部件，使用相同序號標(biāo)注。
本發(fā)明提供一種雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的勵磁電路，該勵磁電路包括能 量變換器14和控制器16，所述控制器16包括兩個(gè)數(shù)字信號處理器7、 9和 雙端口隨機(jī)存儲器8，所述能量變換器14包括整流單元5、能耗單元6、 逆變單元15和驅(qū)動電路17;所述整流單元5連接逆變單元15，在整流單元 5和逆變單元15的連接節(jié)點(diǎn)d， e上并聯(lián)電容3;整流單元5的輸入端a， b, c 作為能量變換器14輸入端連接變壓器1的副邊；逆變單元15輸出端連接能 耗單元6的輸出端作為能量變換器14輸出端f, g， h連接轉(zhuǎn)子接觸器10的輸 入端；所述控制器16的一個(gè)數(shù)字信號處理器7輸出端串聯(lián)驅(qū)動電路17后接 到能耗單元6輸入端，控制器16的另一個(gè)數(shù)字信號處理器9輸出端串聯(lián)驅(qū) 動電路17后接到逆變單元15輸入端。
所述整流單元5是由6個(gè)功率二極管2和電容3組成的三相橋式整流 單元，該整流單元5的輸入端a, b， c連接變壓器1的副邊，整流單元5的輸
出端d， e連接逆變單元15，在整流單元5和逆變單元15之間的節(jié)點(diǎn)d， e之 間連接電容3。
所述能耗單元6包括 一個(gè)絕緣柵晶體管4、 6個(gè)功率二極管2和三個(gè) 能耗電阻R1、 R2、 R3;其中絕緣柵晶體管4的柵極串聯(lián)驅(qū)動電路17后連接 控制器16中的數(shù)字信號處理器7，絕緣柵晶體管4的發(fā)射機(jī)和集電極之間并 聯(lián)3組功率二極管2，每組功率二極管2都是由2個(gè)串連的功率二極管2組 成，在每組串連的功率二極管2之間的節(jié)點(diǎn)n， m， k上分別串聯(lián)三個(gè)能耗電阻 Rl、 R2、 R3后連接轉(zhuǎn)子接觸器10的輸入端。
所述逆變單元15包括并聯(lián)的3組帶反并聯(lián)二極管的絕緣柵晶體管4， 每組帶反并聯(lián)二極管的絕緣柵晶體管4都是由2個(gè)串連帶反并聯(lián)二極管的絕 緣柵晶體管4組成，在每組串連的帶反并聯(lián)二極管的絕緣柵晶體管4之間的 節(jié)點(diǎn)f， g， h連接轉(zhuǎn)子接觸器10的輸入端。
所述控制器16包括兩個(gè)數(shù)字信號處理器7、 9和一個(gè)雙端口隨機(jī)存儲 器8，雙端口隨機(jī)存儲器8的輸入端和輸出端分別接到兩個(gè)數(shù)字信號處理器 7、 9。所述兩個(gè)數(shù)字信號處理器7、 9是德州儀器公司生產(chǎn)的TMS320F2812 心片。
所述驅(qū)動電路17包括光電隔離電路22、功率放大電路21和隔離電源
電路23;驅(qū)動電路的連接結(jié)構(gòu)是數(shù)字信號處理器7連接到光電隔離電路
22的輸入端，光電隔離電路22的輸出端連接到功率放大電路21的輸入端， 功率放大電路21的輸出端連接到絕緣柵晶體管4的柵極，隔離電源電路23 連接到功率放大電路21的電源端。
下面結(jié)合
本發(fā)明勵磁電路的作用。
所述能量變換器包括整流單元、能耗單元和逆變單元，整流單元由6個(gè) 功率二極管組成；能量消耗單元由一個(gè)絕緣柵晶體管、 一個(gè)三相整流橋和三 相外接功率電阻組成，三相整流橋由6個(gè)功率二極管組成；逆變單元由6個(gè) 絕緣柵晶體管構(gòu)成，顯著降低了現(xiàn)有變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能量變 換器的硬件成本；明顯地降低了勵磁電路控制算法的復(fù)雜性。數(shù)字信號處理 器TMS320F2812的高速數(shù)據(jù)處理能力保障了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和靈活性， 提高了變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的整體效率，且控制算法易于實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的勵磁電路，該勵磁電路包括能量變換器(14)和控制器(16)，所述控制器(16)包括兩個(gè)數(shù)字信號處理器(7、9)和雙端口隨機(jī)存儲器(8)，其特征在于，所述能量變換器(14)包括整流單元(5)、能耗單元(6)、逆變單元(15)和驅(qū)動電路(17)；所述整流單元(5)連接逆變單元(15)，在整流單元(5)和逆變單元(15)的連接節(jié)點(diǎn)(d，e)上并聯(lián)電容(3)；整流單元(5)的輸入端(a，b，c)作為能量變換器(14)輸入端連接變壓器(1)的副邊；逆變單元(15)輸出端連接能耗單元(6)的輸出端作為能量變換器(14)輸出端(f，g，h)連接轉(zhuǎn)子接觸器(10)的輸入端；所述控制器(16)的一個(gè)數(shù)字信號處理器(7)輸出端串聯(lián)驅(qū)動電路(17)后接到能耗單元(6)輸入端，控制器(16)的另一個(gè)數(shù)字信號處理器(9)輸出端串聯(lián)驅(qū)動電路(1 7)后接到逆變單元(15)輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的勵磁電路，其特征在 于，所述整流單元(5)是由6個(gè)功率二極管(2)和電容(3)組成的三 相橋式整流單元，該整流單元(5)的輸入端(a，b，c)連接變壓器(1)的 副邊，整流單元(5)的輸出端(d，e)連接逆變單元(15)，在整流單元(5) 和逆變單元(15)之間的節(jié)點(diǎn)(d，e)之間連接電容(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的勵磁電路，其特征 在于，所述能耗單元(6)包括 一個(gè)絕緣柵晶體管(4) 、 6個(gè)功率二極管(2)和三個(gè)能耗電阻(Rl、 R2、 R3);其中絕緣柵晶體管(4)的柵極串聯(lián) 驅(qū)動電路(17)后連接控制器(16)中的數(shù)字信號處理器(7)，絕緣柵晶 體管(4)的發(fā)射機(jī)和集電極之間并聯(lián)3組功率二極管(2)，每組功率二極 管(2)都是由2個(gè)串連的功率二極管(2)組成，在每組串連的功率二極管(2)之間的節(jié)點(diǎn)(n，m，k)上分別串聯(lián)三個(gè)能耗電阻(Rl、 R2、 R3)后連接 轉(zhuǎn)子接觸器(10)的輸入端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的勵磁電路，其特征在 于，所述逆變單元(15)包括并聯(lián)的3組帶反并聯(lián)二極管的絕緣柵晶體管(4)，每組帶反并聯(lián)二極管的絕緣柵晶體管(4)都是由2個(gè)串連帶反并聯(lián)二極管 的絕緣柵晶體管(4)組成，在每組串連的帶反并聯(lián)二極管的絕緣柵晶體管 (4)之間的節(jié)點(diǎn)(f，g，h)連接轉(zhuǎn)子接觸器(10)的輸入端。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的勵磁電路，其特征在于，所述控制器(16)包括兩個(gè)數(shù)字信號處理器(7， 9)和一個(gè)雙端口隨 機(jī)存儲器(8)，雙端口隨機(jī)存儲器(8)的輸入端和輸出端分別接到兩個(gè)數(shù) 字信號處理器(7， 9)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組勵磁電路， 其特征在于，所述兩個(gè)數(shù)字信號處理器(7， 9)是德州儀器公司生產(chǎn)的 TMS320F2812芯片。7根據(jù)權(quán)利要求1中所述的變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組勵磁電路， 其特征在于，所述驅(qū)動電路(17)包括光電隔離電路(22)、功率放大電 路(21)和隔離電源電路(23);驅(qū)動電路的連接結(jié)構(gòu)是數(shù)字信號處理器 (7)連接到光電隔離電路(22)的輸入端，光電隔離電路(22)的輸出端 連接到功率放大電路(21)的輸入端，功率放大電路(21)的輸出端連接到 絕緣柵晶體管(4)的柵極，隔離電源電路(23)連接到功率放大電路(21) 的電源端。
全文摘要
本發(fā)明公開一種雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的勵磁電路，該勵磁電路包括能量變換器和控制器，所述能量變換器包括整流單元、能耗單元、逆變單元和驅(qū)動電路；整流單元連接逆變單元；整流單元的輸入端作為能量變換器14輸入端連接變壓器的副邊；逆變單元輸出端連接能耗單元的輸出端作為能量變換器輸出端連接轉(zhuǎn)子接觸器的輸入端；所述控制器的一個(gè)數(shù)字信號處理器輸出端串聯(lián)驅(qū)動電路后接到能耗單元輸入端，控制器的另一個(gè)數(shù)字信號處理器輸出端串聯(lián)驅(qū)動電路后接到逆變單元輸入端。本發(fā)明的有益效果是顯著降低硬件成本；明顯地降低勵磁電路控制算法的復(fù)雜性；實(shí)現(xiàn)寬轉(zhuǎn)速范圍有功、無功功率獨(dú)立調(diào)節(jié)，發(fā)電機(jī)輸出功率因數(shù)能調(diào)控。
文檔編號H02P9/14GK101188396SQ200710150680
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月3日
發(fā)明者劉增高, 周雪松, 尹向前, 張繼東, 王新志, 程德樹, 郭潤睿, 馬幼捷 申請人:天津理工大學(xué)