[實用新型]電力系統

有效

• 申請號: 201120182369.0
• 申請日: 2011-05-27
• 公開（公告）號: CN202260486U
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 陸海慧;韋立祥;理查德·A·盧卡謝夫斯基;拉塞爾·J·克爾克曼;袁震寰
• 申請（專利權）人: 洛克威爾自動控制技術股份有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王萍;陳煒

技術領域

本實用新型總地來說涉及電力轉換器和逆變器的領域。更具體地，本實用新型涉及用于防止或預防因過熱引起的電機驅動電路的故障的技術。特別地，本實用新型涉及一種具有電網側無功功率控制的風電轉換器系統?

背景技術

功率逆變器和轉換器典型地使用功率模塊創建所期望的輸出電流波形，其用于為諸如電機和其他機器的各種設備供電。輸出電流波形的頻率和幅度可以諸如通過改變例如電機的速度或轉矩來影響設備的操作。一些功率模塊通過脈沖寬度調制創建所期望的輸出電流波形，其中轉換器或逆變器中的諸如絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的功率半導體開關以特定的順序迅速地接通和斷開，以便于創建近似正弦的輸出電流波形。此外，高IGBT切換速度往往產生較平滑的、較理想的正弦波形，這在一些應用中是所期望的。例如，在加熱、通風和空調系統中，較平滑的正弦波形將減少系統噪聲和振動。?

然而，較高的IGBT切換速度往往增加IGBT的結溫，這可能導致較大的機械應力和隨時間增加的IGBT的故障率。已經嘗試通過限制最大絕對IGBT結溫來減少IGBT故障。然而，這些技術未考慮往往在啟動條件或低速條件下出現的增加的應力，其中IGBT往往在低輸出頻率處經歷高電流。例如，風系統的轉子側的電力轉換器可能典型地在轉換器的大部分壽命中操作于低速條件(例如，-10Hz至10Hz)下。這種低速條件可能對轉換器的電氣故障有貢獻。?

因此，有利的是提供一種在啟動條件和低速、高電流條件下特別有效的減少IGBT熱應力的系統和方法。具體地，有利的是提供一種控制電網側轉換器中的無功功率以提高風電系統中的轉換器的壽命的方法。?

實用新型內容

本實用新型總地來說涉及操作轉子側轉換器并且控制電網側轉換器的無功功率以預防風電轉換器系統中的轉換器故障。實施例包括通過在生成滿足電網所需的無功功率的總無功功率的同時使轉子側轉換器電流最小來預防轉換器故障的系統和方法。?

本實用新型的目的在于解決如上文所述的問題。?

根據本實用新型的一個方面，提供了一種電力系統，其包括：發電機；轉子側轉換器，耦合到發電機的轉子部分；電網側轉換器，耦合到電網和發電機的定子部分；以及處理器，耦合到電網側轉換器，其中處理器被配置為計算電網側轉換器的電網側無功功率，并且在電網側轉換器的最大功率點跟蹤(MPPT)操作之下或以下，當電網側無功功率在最大電網側無功功率以上時，改變電網側無功功率。?

根據一個替選實施例，發電機是雙饋感應發電機(DFIG)。?

根據另一替選實施例，處理器被配置為計算轉子側轉換器和電網側轉換器的總無功功率。?

根據另一替選實施例，處理器被配置為將總無功功率與電網命令無功功率比較，以及當總無功功率小于電網命令無功功率時改變提供給轉子側轉換器的電流。?

根據另一替選實施例，處理器被配置為以最小電流操作轉子側轉換器，其中最小電流是為了滿足耦合到電力系統的電網命令的無功功率而提供給轉子側轉換器的最小幅值的電流。?

根據另一替選實施例，最小電流包括轉矩電流但是不包括通量電流。?

根據另一替選實施例，最小電流可基于電力系統的轉子捕獲的風速而變化。?

根據另一替選實施例，處理器被配置為迭代地重新計算電網側無功功率并且當電網側無功功率在最大電網側無功功率以上時改變電網側無功功率。?

根據如上文所述本實用新型的方面，這里公開的電力系統能夠在啟動條件和低速、高電流條件下特別有效地減少IGBT熱應力。具體地，該電力系統能夠控制電網側轉換器中的無功功率以提高風電系統中的轉換器的壽命。?

附圖說明

當參照附圖閱讀下面的詳細描述時，將更好地理解本實用新型的這些和其他特征、方面和優點，在附圖通篇中相同的附圖標記表示相同的部件，其中：?

圖1是根據本技術的實施例的具有可以包括可調速逆變器的風電轉換器系統的形式的可變頻率驅動器的示例性應用的框圖；?

圖2圖示了根據本技術的實施例的圖1的示例性應用中的逆變器的示意圖；?

圖3是表示根據本技術的實施例的關于不同的切換頻率的轉換器的平均故障時間和轉換器的操作頻率之間的關系的圖線；以及?

圖4是概述根據本技術的實施例的用于控制電網側轉換器的無功功率的處理的流程圖。?

具體實施方式