風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航變頻器直流過(guò)壓保護(hù)裝置及變頻裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航變頻器直流過(guò)壓保護(hù)裝置及變頻裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著新能源技術(shù)的不斷發(fā)展，風(fēng)能源作為新能源中的一個(gè)重要組成部分，得到人們的廣泛關(guān)注。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是指將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)。目前的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)如圖1所示，通?？梢园L(fēng)向儀、控制器、變頻器、偏航電機(jī)、轉(zhuǎn)子葉片和發(fā)電機(jī)，其中風(fēng)向儀可以檢測(cè)當(dāng)前的風(fēng)向，并將該風(fēng)向信息發(fā)送給控制器，控制器根據(jù)該風(fēng)向信息對(duì)可以變頻器進(jìn)行控制，以使變頻器向偏航電機(jī)提供的電源發(fā)生變化。偏航電機(jī)在變頻器提供的電源的作用下，可以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)向發(fā)生變化，以使轉(zhuǎn)子葉片正對(duì)著當(dāng)前風(fēng)向，從而保證轉(zhuǎn)子葉片在當(dāng)前風(fēng)速下以最快的速度進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，由此可以將當(dāng)前風(fēng)能轉(zhuǎn)換為最大的機(jī)械能。轉(zhuǎn)子葉片在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，發(fā)電機(jī)可以將轉(zhuǎn)子葉片提供的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，由此即可完成風(fēng)力發(fā)電的全過(guò)程。在正常工作情況下，偏航電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)向發(fā)生改變，通常處于電動(dòng)狀態(tài)。
[0003]然而，當(dāng)出現(xiàn)湍流風(fēng)時(shí)，偏航電機(jī)可能處于發(fā)電狀態(tài)，此時(shí)偏航電機(jī)可能將產(chǎn)生的電能通過(guò)變頻器反饋至變頻器的直流母線上，此時(shí)該直流母線可能出現(xiàn)直流過(guò)壓故障，并可能導(dǎo)致整個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)停止運(yùn)行。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航變頻器直流母線過(guò)壓保護(hù)裝置以及變頻裝置，以解決因偏航電機(jī)出現(xiàn)發(fā)電狀態(tài)時(shí)變頻器直流母線上可能出現(xiàn)的過(guò)壓故障問(wèn)題。
[0005]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的第二方面，提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航變頻器直流過(guò)壓保護(hù)裝置，包括比較單元、導(dǎo)通單元和能耗單元，其中所述比較單元分別與變頻器的直流母線和所述導(dǎo)通單元連接，用于對(duì)所述直流母線的電壓與預(yù)設(shè)的電壓閾值進(jìn)行比較，并在所述直流母線上的電壓大于或者等于所述預(yù)設(shè)的電壓閾值時(shí)，向所述導(dǎo)通單元發(fā)送導(dǎo)通信號(hào)；
[0006]所述導(dǎo)通單元與所述能耗單元串聯(lián)后，一端與所述直流母線的正極連接，另一端與所述直流母線的負(fù)極連接。
[0007]在一種可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述導(dǎo)通單元為制動(dòng)斬波器，所述能耗單元為電阻。
[0008]在另一種可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述制動(dòng)斬波器包括第一IGBT，所述第一IGBT與所述電阻串聯(lián)后，一端與所述直流母線的正極連接，另一端與所述直流母線的負(fù)極連接，且所述第一 IGBT的基極與所述比較單元連接。
[0009]在另一種可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述制動(dòng)斬波器還包括第一二極管，所述第一二極管與所述電阻并聯(lián)，并且所述第一二極管的正極與所述直流母線的負(fù)極連接，負(fù)極與所述直流母線的正極連接。
[0010]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的第一方面，提供一種變頻裝置，包括比較單元、導(dǎo)通單元、能耗單元和變頻器，其中所述比較單元分別與所述變頻器的直流母線和所述導(dǎo)通單元連接，用于對(duì)所述直流母線的電壓與預(yù)設(shè)的電壓閾值進(jìn)行比較，并在所述直流母線上的電壓大于或者等于所述預(yù)設(shè)的電壓閾值時(shí)，向所述導(dǎo)通單元發(fā)送導(dǎo)通信號(hào)；
[0011 ]所述導(dǎo)通單元與所述能耗單元串聯(lián)后，一端與所述直流母線的正極連接，另一端與所述直流母線的負(fù)極連接。
[0012]在一種可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述導(dǎo)通單元為制動(dòng)斬波器，所述能耗單元為電阻。
[0013]在另一種可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述變頻器為兩象限變頻器，所述兩象限變頻器包括二極管整流電路和第二 IGBT，其中所述二極管整流電路的第一輸出端與所述第二 IGBT的集電極連接，第二輸出端與所述第二 IGBT的發(fā)射極連接；
[0014]所述第二IGBT的基極用于接收控制信號(hào)，以使所述第二IGBT在接收到所述控制信號(hào)后導(dǎo)通或者斷開(kāi)；
[0015]所述制動(dòng)斬波器包括第一IGBT，所述第一 IGBT的基極與所述比較單元連接，所述第一 IGBT與所述電阻串聯(lián)后，一端與所述第二 IGBT的發(fā)射極連接，另一端與所述第二 IGBT的集電極連接。
[0016]在另一種可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述制動(dòng)斬波器還包括第一二極管，所述第一二極管與所述電阻并聯(lián)，并且所述第一二極管的正極與所述第一 IGBT的集電極連接，負(fù)極與所述第二 IGBT的集電極連接。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0018]1、本實(shí)用新型通過(guò)在變頻器直流母線上的電壓超過(guò)預(yù)設(shè)的電壓閾值，即偏航電機(jī)反饋至該直流母線電能可能對(duì)直流母線造成過(guò)壓危害時(shí)，由比較單元控制導(dǎo)通單元導(dǎo)通，從而使與該導(dǎo)通單元串聯(lián)的能耗單元，對(duì)偏航電機(jī)反饋至直流母線上的電能進(jìn)行消耗，由此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器上直流母線的過(guò)壓保護(hù)，進(jìn)而可以避免風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由于變頻器直流母線出現(xiàn)過(guò)壓故障而停機(jī)；
[0019]2、本實(shí)用新型導(dǎo)通單元包括第一 IGBT和第一二極管，能耗單元為電阻，第一 IGBT與電阻串聯(lián)后，設(shè)置在直流母線與偏航電機(jī)之間，第一二極管與電阻并聯(lián)，并使第一二極管的正極與直流母線連接，負(fù)極與偏航電機(jī)連接。在偏航電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，第一 IGBT導(dǎo)通的情況下，變頻器直流母線側(cè)的直流電源可以通過(guò)第一二極管正常輸出，而偏航電機(jī)側(cè)輸出的電源則只能被電阻消耗掉，無(wú)法直接反饋至變頻器直流母線上。由此可見(jiàn)，本實(shí)用新型通過(guò)采用第一二極管，在實(shí)現(xiàn)變頻器直流母線過(guò)壓保護(hù)的基礎(chǔ)上，仍然可以保證變頻器的正常工作；
[0020]3、由于兩象限變頻器相比于四象限變頻，價(jià)格更加便宜，因此本實(shí)用新型通過(guò)將上述直流過(guò)壓保護(hù)裝置應(yīng)用在兩象限變頻器中，在實(shí)現(xiàn)變頻器直流母線過(guò)壓保護(hù)的基礎(chǔ)上，可以提尚經(jīng)濟(jì)效?。
【附圖說(shuō)明】
[0021 ]圖1是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例框圖；
[0022]圖2是本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航變頻器直流過(guò)壓保護(hù)裝置的一個(gè)實(shí)施例框圖；
[0023]圖3是本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航變頻器直流過(guò)壓保護(hù)裝置的另一個(gè)實(shí)施例框圖；
[0024]圖4是本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變頻裝置的一個(gè)實(shí)施例框圖；
[0025]圖5是本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變頻裝置的另一個(gè)實(shí)施例框圖；
[0026]圖6是變頻器直流母線輸出的電源的示波圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，并使本實(shí)用新型實(shí)施例的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0028]在本實(shí)用新型的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)的具體含義。
[0029]參見(jiàn)圖2，為本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航變頻器直流過(guò)壓保護(hù)裝置的一個(gè)實(shí)施例框圖。該裝置可以包括比較單元、導(dǎo)通單元和能耗單元，其中比較單元可以分別與變頻器的直流母線以及導(dǎo)通單元連接，導(dǎo)通單元與能耗單元串聯(lián)后，一端可以與該直流母線的正極連接，另一端可以與該直流母線的負(fù)極連接。當(dāng)比較單元檢測(cè)到該直流母線上的電壓時(shí)，可以將該直流母線上的電壓與預(yù)設(shè)的電壓閾值進(jìn)行比較，在該直流母線上的電壓大于或者等于該預(yù)設(shè)的電壓閾值時(shí)，向?qū)▎卧l(fā)送導(dǎo)通信息。導(dǎo)通單元在接收到該導(dǎo)通信號(hào)后導(dǎo)通，此時(shí)偏航電機(jī)反饋至該直流母線上的電能可以被該能耗單元消耗掉。
[0030]在本實(shí)施例中，該導(dǎo)通單元可以為制動(dòng)斬波器，且該能耗單元可以為電阻。如圖3所示，該制動(dòng)斬波器可以包括第一IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)Gl和第一二極管Dl，其中該第一IGBT Gl與電阻R串聯(lián)后，一端與變頻器直流母線的正極連接，另一端與變頻器直流母線的負(fù)極連接，且該第一IGBT Gl的基極與該比較單元連接，比較單元可以通過(guò)向第一IGBT Gl的基極發(fā)送導(dǎo)通電平來(lái)控制該第一IGBT Gl是否導(dǎo)通。另外，該第一二極管Dl可以與電阻R并聯(lián)，并且第一二極管Dl的正極可以與直流母線的負(fù)極連接，負(fù)極可以與直流母線的正極連接。在偏航電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，第一 IGBT導(dǎo)通的情況下，變頻器直流母線側(cè)的直流電源可以通過(guò)第一二極管正常輸出，而偏航電機(jī)側(cè)輸出的電源則只能被電阻消耗掉，無(wú)法直接反饋至變頻器直流母線上。由此可見(jiàn)，本實(shí)用新型通過(guò)采用第一二極管，在實(shí)現(xiàn)變頻器直流母線過(guò)壓保護(hù)的基礎(chǔ)上，仍然可以保證變頻器的正常工作。
[0031]由上述實(shí)施例可見(jiàn)，本實(shí)用新型通過(guò)在變頻器直流母線上的電壓超過(guò)預(yù)設(shè)的電壓閾值，即偏航電機(jī)反饋至該直流母線電能可能對(duì)直流母線造成過(guò)壓危害時(shí)，由比較單元控制導(dǎo)通單元導(dǎo)通，從而使與該導(dǎo)通單元串聯(lián)的能耗單元，對(duì)偏航電機(jī)反饋至直流母線上的電能進(jìn)行消耗，由此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器上直流母線的過(guò)壓保護(hù)，進(jìn)而可以避免風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由于變頻器直流母線出現(xiàn)過(guò)壓故障而停機(jī)。
[0032]另外，本實(shí)用新型還提供一種具有上