[發明專利]一種勵磁控制電路及其電勵磁風電系統

無效

• 申請號: 201210012818.6
• 申請日: 2012-01-16
• 公開（公告）號: CN103208960A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 陸巖松;王長永;陳俊;羅雪肖;穆俊升
• 申請（專利權）人: 臺達電子企業管理（上海）有限公司
• 主分類號: H02P9/38
• 分類號: H02P9/38
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 曾紅

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，尤其涉及一種勵磁控制電路以及包含該勵磁控制電路的電勵磁風電系統。

背景技術

當前，隨著能源危機與環境問題的日益突出，世界各國都在大力發展風力發電、太陽能發電等可再生能源事業。以風力發電為例，從失速型風電系統到變速恒頻風電系統，從有齒輪箱的風電系統到無需齒輪箱的直驅型風電系統，我國風電的裝機容量也在快速增長。尤其是，隨著目前風力發電機的單機容量不斷增大，變速恒頻技術逐漸占據了主導地位。由于齒輪箱是目前兆瓦級風電機組中損壞率較高的部件，無齒輪箱的直驅式風電系統因噪音低、機組運行時間長、運行維護成本較低等優勢受到了更多的關注和發展。

一般來說，直驅式風電系統主要包括永磁和電勵磁兩種方式。然而，當前稀土材料的價格昂貴，直接導致了永磁式風電系統的制造成本增加。相比之下，電勵磁式風電系統逐漸成為專業技術人員研發的主流趨勢。

現有技術中，一種電勵磁式風電系統結構是在于，藉由單組的背靠背變流器(由機側變流器和網側變流器構成)的直流母線來提供一DC-DC轉換器的輸入電壓，并由該DC-DC轉換器經降壓處理來輸出一合適的直流電壓從而對勵磁裝置進行供電。然而，當該DC-DC轉換器出現運行故障時，風機很可能會突然失磁以致造成轉矩消失，變流器無法提供制動轉矩給風機，使風電系統中的組件損壞。另一種電勵磁式風電系統結構是在于，藉由電網的交流電壓，依次設置勵磁主開關、工頻變壓器和可控整流橋來輸出一整流后的直流電壓直接提供勵磁繞組或者給DC-DC轉換器，再由該DC-DC轉換器經降壓處理來輸出一合適的直流電壓從而對勵磁裝置進行供電。然而，工頻變壓器的體積龐大，成本較高。更嚴重的是，當電網電壓跌落或電網掉電時，DC-DC轉換器的直流輸入電壓消失，風機也會突然失磁以致造成轉矩突變。

由上述可知，現有的電勵磁式風電系統或多或少地存在風機突然失磁而導致轉矩丟失的情形，大大降低了電勵磁的可靠性和系統運行的穩定性。有鑒于此，如何設計一種可靠的勵磁控制電路，以提升勵磁裝置的工作穩定性，確保磁場不會立即消失，是業內相關技術人員亟待解決的一項課題。

發明內容

針對現有技術中的電勵磁風電系統所存在的上述缺陷，本發明提供了一種勵磁控制電路以及包含該勵磁控制電路的電勵磁風電系統。

依據本發明的一個方面，提供了一種用于電勵磁風電系統的勵磁控制電路，包括：

多個全功率變換器，每一全功率變換器包括：

一機側變流器，具有一交流側和一直流側，所述交流側電性連接至一風機，所述直流側并聯連接至一母線電容；以及

一網側變流器，具有一交流側和一直流側，所述交流側電性連接至一交流電網，所述直流側并聯連接至所述母線電容；

一直流勵磁模塊，包括多個DC-DC轉換器，每一DC-DC轉換器的輸入接口電性耦接至相應全功率變換器的所述母線電容，每一DC-DC轉換器的輸出接口彼此并聯且電性耦接至一勵磁裝置，并藉由所述勵磁裝置提供所述風機在勵磁時所需的勵磁電流；以及

一控制模塊，用于控制或切換所述多個DC-DC轉換器中的任一DC-DC轉換器正常工作。

優選地，所述勵磁控制電路還包括一交流勵磁模塊，具有彼此串聯連接的一勵磁開關和一相控整流橋，所述勵磁開關連接至所述交流電網，所述相控整流橋的輸出端與所述直流勵磁模塊的輸出端并聯連接，所述控制模塊控制所述勵磁開關的閉合與斷開。更優選地，交流勵磁模塊和直流勵磁模塊互為冗余，以及所述多個DC-DC轉換器中的任意兩個DC-DC轉換器互為冗余。

在一具體實施例中，當交流電網的電壓跌落或掉電時，所述勵磁控制電路利用所述直流勵磁模塊對所述勵磁裝置進行供電。

在一具體實施例中，當多個DC-DC轉換器中的一DC-DC轉換器出現運行故障時，控制模塊輸出一切換控制信號，以便多個DC-DC轉換器中的另一DC-DC轉換器對所述勵磁裝置進行供電。可替換地，當所述多個DC-DC轉換器中的一DC-DC轉換器出現運行故障時，所述控制模塊輸出一開關控制信號，以閉合所述勵磁開關從而利用所述交流勵磁模塊對所述勵磁裝置進行供電。

優選地，每一DC-DC轉換器的輸入接口與對應的母線電容之間還包括反向連接的二極管。

優選地，每一DC-DC轉換器的輸入端具有一濾波單元，以濾除所述母線電容至所述輸入端之間的電纜上的電壓干擾。

優選地，所述網側變流器的交流側與所述交流電網之間還包括一第一共模抑制單元，以抑制共模電流。