一種模塊化電能變換裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力變換應(yīng)用領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于電力電子應(yīng)用技術(shù)的模塊化電能變換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著新能源技術(shù)的推廣普及，過去以水利發(fā)電、火力發(fā)電等傳統(tǒng)發(fā)電形式為主的發(fā)電格局，不斷融入新的發(fā)電形式，如:風(fēng)力發(fā)電、潮汐發(fā)電等等。但是新的發(fā)電形式所產(chǎn)生的交流電不能直接被電網(wǎng)接納，原因是新的發(fā)電形式所產(chǎn)生的電能的電壓、頻率不符合大電網(wǎng)的電能質(zhì)量要求，必須經(jīng)過變換調(diào)整成工頻50HZ，電壓等級(jí)符合電網(wǎng)接入點(diǎn)電壓等級(jí)的要求時(shí)，新能源所發(fā)出的電能才能得以并網(wǎng)。
[0003]眾所周知，目前技術(shù)相對(duì)成熟的新能源發(fā)電電源，其電能輸出與其設(shè)計(jì)額定容量會(huì)有較大偏差，有時(shí)會(huì)長期遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于額定容量運(yùn)行，如在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中，一年中的風(fēng)速的變化非常大。有些地區(qū)，夏季風(fēng)力非常小，風(fēng)力機(jī)組整個(gè)夏季的3-4個(gè)月間都是在停機(jī)或低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下運(yùn)行，其電能輸出遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于額定容量，而在冬季的大風(fēng)期，也有幾個(gè)月的時(shí)間，風(fēng)機(jī)幾乎是在滿功率的情況下運(yùn)行，其輸出功率幾乎和額定功率相等。目前市場上被廣泛應(yīng)用的電能變換裝置，其工作原理是根據(jù)電源的容量大小來整體設(shè)計(jì)，一旦投運(yùn)，電能變換裝置就整體投入工作狀態(tài)，一旦任何部分電路出現(xiàn)故障，就需整體停機(jī)檢修維護(hù)，對(duì)發(fā)電機(jī)組的整體可靠性造成很大影響，另外，整機(jī)一體化設(shè)計(jì)難以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化，產(chǎn)品造價(jià)高，產(chǎn)品質(zhì)量一致性差。
[0004]本發(fā)明所述的一種模塊化電能變換裝置，是將多個(gè)可獨(dú)立運(yùn)行的功率變換單元并聯(lián)連接，通過控制其控制每個(gè)功率變換單元的輸入輸出電流及電壓，使各功率變換單元電壓、電流均衡。輸入輸出端均并聯(lián)連接的功率變換單元相互間獨(dú)立工作，通過開關(guān)可實(shí)現(xiàn)電氣獨(dú)立投切，這樣，變換裝置的總?cè)萘渴嵌鄠€(gè)功率變換單元的容量之和。由于各單元獨(dú)立運(yùn)行，可根據(jù)需要全部投入工作，也可部分投入工作。當(dāng)有功率變換單元故障時(shí)，可以很方便的自動(dòng)退出運(yùn)行，而不影響其他功率變換單元的正常工作，整個(gè)裝置雖然輸入輸出容量有所下降，但是仍然能保持正常運(yùn)行。本發(fā)明所述的模塊化電能變換裝置將一個(gè)復(fù)雜裝置分成多個(gè)相對(duì)簡單的部分，有利于生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化，從而降低設(shè)備成本，減小裝置占用空間，可靠性更高，同時(shí)更方便于安裝維護(hù)及標(biāo)準(zhǔn)配件的更換。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在設(shè)計(jì)一種生產(chǎn)和使用更為靈活方便、更高可靠性和更低的成本、適用于新能源發(fā)電的電能變換裝置。
[0006]本發(fā)明所設(shè)計(jì)的一種模塊化電能變換裝置，包括多個(gè)功率變換單元(1)，每個(gè)功率變換單元包含一路三相電輸入、一路三相電輸出及一路直流電輸出、多路光纖通訊接口 ；還包括輸入端與功率變換單元(1)的三相輸出端相連接的多個(gè)網(wǎng)側(cè)濾波單元(4);還包括多個(gè)網(wǎng)側(cè)斷路器(5)，其輸入端與網(wǎng)側(cè)濾波單元的輸出端相連接，其輸出端與三相電網(wǎng)(7)連接；還包括多個(gè)機(jī)側(cè)濾波單元(3)，其輸出與功率變換單元(1)的三相輸入端相連接；還包括多個(gè)機(jī)側(cè)斷路器(2)，其輸出端與機(jī)側(cè)LC濾波器的輸入端相連接，其輸入端與發(fā)電設(shè)備的三相輸出端連接出)；還包括一個(gè)人機(jī)界面(8)，用于顯示本裝置工作時(shí)的實(shí)時(shí)狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息，并接受外部操作指令；還包括一個(gè)集中控制單元(9)，該集中控制單元通過多路光纖與所述功率變換單元連接，并與功率變換單元(1)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，該集中控制單元通過串行通訊線，與所述人機(jī)界面連接。
[0007]本發(fā)明所設(shè)計(jì)的功率變換單元(1)，包括一個(gè)連接于所述功率變換單元(1)輸入端的機(jī)側(cè)逆變橋(11)，用于將輸入三相交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?；還包括一個(gè)連接于所述功率變換單元(1)輸出端的網(wǎng)側(cè)逆變橋(12)，用于將直流電變換為輸出的三相交流電；還包括一個(gè)與所述機(jī)側(cè)逆變橋(11)及網(wǎng)側(cè)逆變橋(12)直流輸出端并聯(lián)連接的直流儲(chǔ)能單元
(17)，該直流儲(chǔ)能單元(17)包括多個(gè)串并聯(lián)連接的電容器；還包括一個(gè)單元控制器(14)，該單元控制器向機(jī)側(cè)逆變橋(11)及網(wǎng)側(cè)逆變橋(12)發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)并控制其工作，該單元控制器(14)與多路光纖連接，從而與外部集中控制單元(9)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
[0008]本發(fā)明所設(shè)計(jì)的模塊化電能變換裝置中的各功率變換單元(1)，通過光纖獨(dú)立接收集中控制單元(9)的指令，獨(dú)立運(yùn)行。
[0009]本發(fā)明所設(shè)計(jì)的模塊化電能變換裝置中，各功率變換單元(1)的直流輸出相互獨(dú)立，不直接連接。
[0010]本發(fā)明所設(shè)計(jì)的模塊化電能變換裝置，還包括多個(gè)制動(dòng)單元，該制動(dòng)單元與各功率變換單元(1)的直流輸出端連接，該制動(dòng)單元接受集中控制單元(9)的信號(hào)控制，并向集中控制單元(9)反饋工作狀態(tài)信號(hào)。
[0011]本發(fā)明所設(shè)計(jì)的制動(dòng)單元，包括一個(gè)由IGBT、二極管及放電電阻構(gòu)成的斬波降壓電路。
[0012]本發(fā)明所設(shè)計(jì)的功率變換單元(1)，其機(jī)側(cè)逆變橋(11)及網(wǎng)側(cè)逆變橋(12)中的功率半導(dǎo)體器件是IGBT。
[0013]本發(fā)明所設(shè)計(jì)的功率變換單元(1)，其機(jī)側(cè)逆變橋(11)及網(wǎng)側(cè)逆變橋(12)中采用水冷卻散熱器散熱。
[0014]本發(fā)明所設(shè)計(jì)的一種模塊化電能變換裝置，其所述的集中控制單元(9)包括一個(gè)實(shí)時(shí)控制程序，所述實(shí)時(shí)控制程序包含有一個(gè)電壓、電流均衡控制模塊，其根據(jù)反饋的各功率變換單元(1)的輸入輸出電流及直流電壓，來計(jì)算給定的輸入、輸出電壓指令偏差量，具體規(guī)則為:當(dāng)某個(gè)功率變換單元(1)的直流電壓偏高時(shí)，提高該功率變換單元(1)機(jī)側(cè)逆變橋(11)的給定電壓；當(dāng)某個(gè)功率變換單元(1)的直流電壓偏低時(shí)，降低該功率變換單元(1)機(jī)側(cè)逆變橋(11)的給定電壓；當(dāng)某個(gè)功率變換單元(1)機(jī)側(cè)某相電流偏大時(shí)，提高該功率變換單元(1)該相的給定電壓，反之降低該相給定電壓；當(dāng)某個(gè)功率變換單元(1)網(wǎng)側(cè)某相電流偏大時(shí)，降低該功率變換單元(1)該相的給定電壓，反之提高該相給定電壓；按此規(guī)則，達(dá)到修正電壓電流不均衡的目的。
[0015]本發(fā)明所設(shè)計(jì)的一種模塊化電能變換裝置，其所述的功率變換單元(1)包括一個(gè)實(shí)時(shí)控制程序，所述實(shí)時(shí)控制程序包含有一個(gè)電壓、電流均衡控制模塊，其根據(jù)反饋的各功率變換單元(1)的輸入輸出電流及直流電壓，來計(jì)算給定的輸入、輸出電壓指令偏差量，具體規(guī)則為:當(dāng)某個(gè)功率變換單元(1)的直流電壓偏高時(shí)，提高該功率變換單元(1)機(jī)側(cè)逆變橋(11)的給定電壓；當(dāng)某個(gè)功率變換單元(1)的直流電壓偏低時(shí)，降低該功率變換單元(1)機(jī)側(cè)逆變橋(11)的給定電壓；當(dāng)某個(gè)功率變換單元(1)機(jī)側(cè)某相電流偏大時(shí)，提高該功率變換單元(1)該相的給定電壓，反之降低該相給定電壓；當(dāng)某個(gè)功率變換單元(1)網(wǎng)側(cè)某相電流偏大時(shí)，降低該功率變換單元(1)該相的給