專利名稱：用于風力發(fā)電變流系統(tǒng)的直流升壓變換裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種直流升壓變換裝置，尤其涉及一種用于風力發(fā)電變流系統(tǒng)的直流升壓變換裝置。
背景技術：
國內(nèi)外對于直驅(qū)型風力發(fā)電系統(tǒng)變頻器的研究在整流環(huán)節(jié)的區(qū)別主要分為PWM 整流器主動整流和二極管被動整流兩種。PWM整流器主動整流，需要對整流側(cè)開關管的控制，整流系統(tǒng)的復雜程度增加，在大功率應用方面技術還不是太成熟。二極管被動整流則節(jié)省了功率器件的成本，通過對升壓斬波環(huán)節(jié)的控制，雖然增加了電感設備，但控制系統(tǒng)相對簡單，利于在大功率方面的應用。二極管被動整流結(jié)構中電機輸出的交流電經(jīng)二極管不控整流后將幅值和頻率變化的交流電變換為直流電，經(jīng)不控整流后其輸出的直流電壓往往不能達到網(wǎng)側(cè)逆變對中間直流電壓的要求，因而需要升壓斬波器以提高直流側(cè)電壓。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的主要目的在于提供一種用于風力發(fā)電變流系統(tǒng)的直流升壓變換裝置，解決了風力發(fā)電變流系統(tǒng)的升壓控制的輸入電流紋波大、中間直流電壓不穩(wěn)定等方面的不足。為了達到上述目的，本實用新型提供了一種用于風力發(fā)電變流系統(tǒng)的直流升壓變換裝置，包括三重升壓斬波器以及升壓斬波控制單元，所述三重升壓斬波器與所述升壓斬波控制單元連接，其中，所述三重升壓斬波器包括三個并聯(lián)的升壓斬波器；所述升壓斬波控制單元包括電壓外環(huán)控制模塊和電流內(nèi)環(huán)控制模塊，其中，所述電壓外環(huán)控制模塊包括電壓采樣電路和PI調(diào)節(jié)器，所述電壓采樣電路和所述PI調(diào)節(jié)器連接，其中，所述電壓采樣電路，與所述三重升壓斬波器的輸出端并聯(lián)，檢測所述升壓斬波器的輸出電壓，并將該輸出電壓傳送至該PI調(diào)節(jié)器；所述PI調(diào)節(jié)器，實現(xiàn)對該輸出電壓的穩(wěn)定；所述電壓外環(huán)控制模塊的PI調(diào)節(jié)器的給定電壓是直流母線整流后需要的電壓值；所述電流內(nèi)環(huán)控制模塊，包括電感電流采樣電路、PI調(diào)節(jié)器和PWM驅(qū)動電路，其中，所述電感電流采樣電路，連接于各重所述升壓斬波器的電感的前端，用于測量所述三重升壓斬波器的各重電感電流，并將該各重電感電流傳送至所述PI調(diào)節(jié)器的輸入端；所述電感電流采樣電路的輸出端和該PI調(diào)節(jié)器的輸入端連接，所述PI調(diào)節(jié)器的輸出端與所述PWM驅(qū)動電路的輸入端連接，所述PWM驅(qū)動電路的輸出端與各重所述升壓斬波器的MOSFET管的輸入級連接；該PI調(diào)節(jié)器，以所述電壓外環(huán)控制模塊的輸出為參考電流；該PI調(diào)節(jié)器的輸出作為所述三重升壓斬波器的脈寬給定，再經(jīng)過所述PWM驅(qū)動電路進行PWM調(diào)制后輸出觸發(fā)脈沖，分別控制三重升壓斬波器中相應的IGBT器件。實施時，所述電感電流采樣電路的采樣頻率高于所述電壓采樣電路的采樣頻率， 所述三重升壓斬波器中的三個升壓斬波器的控制脈沖具有相同的開關頻率和占空比，三個該控制脈沖的相位之間相差三個開關周期。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型所述的用于風力發(fā)電變流系統(tǒng)的直流升壓變換裝置具有輸入電流紋波小、輸出直流電壓穩(wěn)定的特點，利于在大功率方面的應用。

圖1為本實用新型所述的用于風力發(fā)電變流系統(tǒng)的直流升壓變換裝置的主體電路圖；圖2為本實用新型所述的用于風力發(fā)電變流系統(tǒng)的直流升壓變換裝置的軟件流程圖；圖3是本實用新型所述的用于風力發(fā)電變流系統(tǒng)的直流升壓變換裝置的一實施例的電路圖(圖中僅示出其中一重升壓斬波電路的升壓斬波控制單元的電路圖)。
具體實施方式
本實用新型所述的用于風力發(fā)電變流系統(tǒng)的直流升壓變換裝置，解決了風力發(fā)電變流系統(tǒng)的升壓控制的輸入電流紋波大、中間直流電壓不穩(wěn)定等方面的不足。如圖1所示，本實用新型所述的直流升壓變換裝置采用三個升壓斬波器并聯(lián)在一起，即采用三重升壓斬波電路。在相同的功率等級下，與單重升壓斬波電路相比可以減少輸入電流的高頻紋波和降低主開關管的電流等級，利于在大功率方面的應用。在本實用新型中，升壓斬波單路的控制系統(tǒng)主要是進行電壓、電流的采集、計算等。在本實用新型所述的直流升壓變換裝置的主電路中的三重升壓斬波電路中，每一重升壓斬波電路的控制原理完全相同，各控制脈沖具有相同的開關頻率和占空比，各控制脈沖之間的相位各差1/3個開關周期，從而達到減小高頻紋波的目的。本實用新型所述的直流升壓變換裝置的控制方式是采用電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制策略，電壓外環(huán)通過電壓傳感器檢測輸出電壓通過PI調(diào)節(jié)實現(xiàn)輸出直流電壓穩(wěn)定，電流內(nèi)環(huán)是通過電流傳感器檢測各重電感電流；電壓外環(huán)的輸出作為給定電流與反饋電流的誤差通過PI調(diào)節(jié)器后作為升壓斬波電路的脈寬給定，再經(jīng)過PWM調(diào)制后輸出觸發(fā)脈沖，分別控制三重升壓斬波電路中相應的IGBT器件，功率驅(qū)動電路采用放大控制信號。如圖2所示，主程序流程圖中，定時器第一次中斷后，進入電壓外環(huán)采樣子程序， 采樣輸入電壓和輸出電壓的瞬時值，完成電壓環(huán)PI調(diào)節(jié)，其輸出作為電流環(huán)參考電流；接著進行輸入電流的A/D轉(zhuǎn)換，然后完成電流環(huán)PI調(diào)節(jié)，內(nèi)環(huán)的輸出作為下個開關周期輸出的PWM的脈寬值。在中斷服務程序中對采樣電流、電壓進行限幅處理，電流內(nèi)環(huán)的采樣頻率高于電壓外環(huán)的采樣頻率，例如，電流每采樣10次電壓才采樣一次。當反饋電流大于給定電流時，通過PI調(diào)節(jié)器減小脈沖寬度，從而減小升壓斬波器輸入電流；反之，當反饋電流小于給定電流時，增加脈沖寬度，使斬波器輸入電流增加，從而達到輸出直流電壓穩(wěn)定和減小輸入電流紋波的目的。本實用新型所述的用于風力發(fā)電變流系統(tǒng)的直流升壓變換裝置包括三重升壓斬波器以及升壓斬波控制單元，所述三重升壓斬波器與所述升壓斬波控制單元連接，其中，所述三重升壓斬波器包括三個并聯(lián)的升壓斬波器；所述升壓斬波控制單元包括電壓外環(huán)控制模塊和電流內(nèi)環(huán)控制模塊，其中，如圖3所示，所述電壓外環(huán)控制模塊包括電壓采樣電路和PI調(diào)節(jié)器，所述電壓采樣電路和所述PI調(diào)節(jié)器連接，其中，所述電壓采樣電路，與所述三重升壓斬波器的輸出端并聯(lián)，檢測所述升壓斬波器的輸出電壓，并將該輸出電壓傳送至所述PI調(diào)節(jié)器；所述PI調(diào)節(jié)器，實現(xiàn)對該輸出電壓的穩(wěn)定；所述電壓外環(huán)控制模塊的PI調(diào)節(jié)器的給定電壓是直流母線整流后需要的電壓值；所述電流內(nèi)環(huán)控制模塊，包括電感電流采樣電路、PI調(diào)節(jié)器和PWM驅(qū)動電路，其中，所述電感電流采樣電路，連接于各重所述升壓斬波器的電感的前端，用于測量所述三重升壓斬波器的各重電感電流，并將該各重電感電流傳送至所述PI調(diào)節(jié)器的輸入端；所述電感電流采樣電路的輸出端和該PI調(diào)節(jié)器的輸入端連接，所述PI調(diào)節(jié)器的輸出端與所述PWM驅(qū)動電路的輸入端連接，所述PWM驅(qū)動電路的輸出端與各重所述升壓斬波器的MOSFET管的輸入級連接；該PI調(diào)節(jié)器，以所述電壓外環(huán)控制模塊的輸出為參考電流；該PI調(diào)節(jié)器的輸出作為所述三重升壓斬波器的脈寬給定，再經(jīng)過所述PWM驅(qū)動電路進行PWM調(diào)制后輸出觸發(fā)脈沖，分別控制三重升壓斬波器中相應的IGBT器件。所述電感電流采樣電路的采樣頻率高于所述電壓采樣電路的采樣頻率，所述三重升壓斬波器中的三個升壓斬波器的控制脈沖具有相同的開關頻率和占空比，三個該控制脈沖的相位之間相差三個開關周期。本實用新型所述的風力發(fā)電變流系統(tǒng)的直流升壓變換裝置經(jīng)試驗測試，由于采用了三重升壓斬波控制，較現(xiàn)有技術中采用單重升壓斬波控制的升壓變換裝置相比，具有輸入電流紋波小、輸出直流電壓穩(wěn)定的特點，利于在大功率方面的應用。以上說明對實用新型而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員理解，在不脫離所附權利要求所限定的精神和范圍的情況下，可做出許多修改、變化或等效， 但都將落入本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權利要求1.一種用于風力發(fā)電變流系統(tǒng)的直流升壓變換裝置，其特征在于，包括三重升壓斬波器以及升壓斬波控制單元，所述三重升壓斬波器與所述升壓斬波控制單元連接，其中，所述三重升壓斬波器包括三個并聯(lián)的升壓斬波器； 所述升壓斬波控制單元包括電壓外環(huán)控制模塊和電流內(nèi)環(huán)控制模塊，其中， 所述電壓外環(huán)控制模塊包括電壓采樣電路和PI調(diào)節(jié)器，所述電壓采樣電路和所述PI 調(diào)節(jié)器連接，其中，所述電壓采樣電路，與所述三重升壓斬波器的輸出端并聯(lián)，檢測所述升壓斬波器的輸出電壓，并將該輸出電壓傳送至該PI調(diào)節(jié)器； 所述PI調(diào)節(jié)器，實現(xiàn)對該輸出電壓的穩(wěn)定；所述電壓外環(huán)控制模塊的PI調(diào)節(jié)器的給定電壓是直流母線整流后需要的電壓值； 所述電流內(nèi)環(huán)控制模塊，包括電感電流采樣電路、PI調(diào)節(jié)器和PWM驅(qū)動電路，其中，所述電感電流采樣電路，連接于各重所述升壓斬波器的電感的前端，用于測量所述三重升壓斬波器的各重電感電流，并將該各重電感電流傳送至所述PI調(diào)節(jié)器的輸入端；所述電感電流采樣電路的輸出端和該PI調(diào)節(jié)器的輸入端連接，所述PI調(diào)節(jié)器的輸出端與所述PWM驅(qū)動電路的輸入端連接，所述PWM驅(qū)動電路的輸出端與各重所述升壓斬波器的MOSFET管的輸入級連接；該PI調(diào)節(jié)器，以所述電壓外環(huán)控制模塊的輸出為參考電流；該PI調(diào)節(jié)器的輸出作為所述三重升壓斬波器的脈寬給定，再經(jīng)過所述PWM驅(qū)動電路進行PWM調(diào)制后輸出觸發(fā)脈沖，分別控制三重升壓斬波器中相應的IGBT器件。
2.如權利要求1所述的用于風力發(fā)電變流系統(tǒng)的直流升壓變換裝置，其特征在于，所述電感電流采樣電路的采樣頻率高于所述電壓采樣電路的采樣頻率，所述三重升壓斬波器中的三個升壓斬波器的控制脈沖具有相同的開關頻率和占空比，三個該控制脈沖的相位之間相差三個開關周期。
專利摘要本實用新型提供了一種用于風力發(fā)電變流系統(tǒng)的直流升壓變換裝置，包括三重升壓斬波器以及升壓斬波控制單元，所述三重升壓斬波器與所述升壓斬波控制單元連接，其中，所述三重升壓斬波器包括三個并聯(lián)的升壓斬波器；所述升壓斬波控制單元包括電壓外環(huán)控制模塊和電流內(nèi)環(huán)控制模塊。本實用新型所述的用于風力發(fā)電變流系統(tǒng)的直流升壓變換裝置，解決了風力發(fā)電變流系統(tǒng)的升壓控制的輸入電流紋波大、中間直流電壓不穩(wěn)定等方面的不足。
文檔編號H02M3/156GK201956905SQ20112003353
公開日2011年8月31日 申請日期2011年1月30日 優(yōu)先權日2011年1月30日
發(fā)明者馮其塔, 劉鳳龍 申請人:華銳風電科技(集團)股份有限公司