[實用新型]一種基于IGBT控制的風力發電系統整流卸荷裝置

有效

• 申請號: 201220433272.7
• 申請日: 2012-08-29
• 公開（公告）號: CN202749838U
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 高巍;李波
• 申請（專利權）人: 成都訊易達通信設備有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 成都華典專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐;楊保剛

技術領域

本實用新型涉及風電設備技術領域，提供了一種基于IGBT控制的風力發電系統整流卸荷裝置。

背景技術

小型風電場的發電機組通常是定槳距發電機組，其主要結構特點是：槳葉與輪轂的連接是固定的，即當風速變化時，槳葉的迎風角度不能隨之變化。這一特點給定槳距風力發電機組存在兩個必須解決的問題：一是當風速過大，高于風輪的額定風速時，風機必須能夠將功率限制在額定值附近，否則風機將超速、超載，甚至發生風車事故，功率限制的方法主要有葉片失速控制和風輪轉速控制等：二是運行中的風力發電機組在突然失去電網(突甩負載)的情況下，槳葉自身必須具備制動能力，使風力發電機組能夠在大風情況下安全停機，但是大部分定槳距風力發電機組風輪在電網失電的情況下并不具備制動能力。同時，在上述兩種情況發生時，在風機的主電路會出現過電壓現象，容易導致電氣設備，特別是功率器件，永久損壞，造成故障。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種基于IGBT控制的風力發電系統整流卸荷裝置。

本實用新型為了實現上述目的采用以下技術方案：

一種基于IGBT控制的風力發電系統整流卸荷裝置，包括順序連接的發電機、發電機側交流器和電網側變流器，其特征在于：所述發電機側交流器與電網側變流器間設置有卸載單元和為卸載單元提供PWM控制信號的控制器。

上述方案中，所述控制器包括若干個光電隔離器，處理單元，通過光電隔離器與處理單元連接的用于采集直流側電壓的直流側分壓電阻、通過光電隔離器與處理單元連接的用于采集直流側電流的直流側分流器，通過光電隔離器與處理單元連接的用于采集卸荷側電壓的卸荷側分壓電阻，通過光電隔離器與處理單元連接的卸荷側分流器，所述處理單元連接有驅動電路和JTAG接口。

上述方案中，所述卸載單元包括驅動電路、IGBT單元和卸荷電阻，所述卸荷電阻與IGBT單元串聯后與發電機側變流器輸出端兩端連接，所述驅動單元與處理單元連接，處理單元為驅動單元提供PWM控制信號，控制IGBT單元的通斷。

本實用新型具有以下有益效果：

一、本實用新型由于在控制電路中采用了分立電路組成的測量電路和單片機內的A／D轉換模塊，因此，節約了系統成本，更利于小型風電系統的推廣。

二、本實用新型為了使功率電路與單片機控制電路之間電氣隔離，設計出帶光電隔離的硬件電路。通過增加光耦隔離器和帶隔離的穩壓電源，實現了強、弱電信號間的隔離以及模擬信號和數字信號間的隔離，增強了系統抗干擾性。

附圖說明

圖1為本實用新型的系統方框圖。

圖2為本實用新型的控制器的系統方框圖。

具體實施方式

下面對本實用新型做進一步的說明：

一種基于IGBT控制的風力發電系統整流卸荷裝置，包括順序連接的發電機、發電機側交流器和電網側變流器，其特征在于：所述發電機側交流器與電網側變流器見設置有卸載單元和為卸載單元提供PWM控制信號的控制器。

所述控制器包括若干個光電隔離器，處理單元，通過光電隔離器與處理單元連接的用于采集直流側電壓的直流側分壓電阻、通過光電隔離器與處理單元連接的用于采集直流側電流的直流側分流器，通過光電隔離器與處理單元連接的用于采集卸荷側電壓的卸荷側分壓電阻，通過光電隔離器與處理單元連接的卸荷側分流器，所述處理單元連接有驅動電路和JTAG接口。

所述卸載單元包括驅動電路、IGBT單元和卸荷電阻，所述卸荷電阻與IGBT單元串聯后與發電機側變流器輸出端兩端連接，所述驅動單元與處理單元連接，處理單元為驅動單元提供PWM控制信號，控制IGBT單元的通斷。

卸荷電路的功能是當檢測到系統中出現過電壓時，將卸荷電路投入，而卸荷電阻此時承擔起所有的過高電壓并將其轉換為熱能釋放掉，起到保護系統設備不被損壞、使系統能可靠運行的作用。

在本系統中，要測量的電量數據有經過整流器整流后的直流電壓和電流，以及卸荷側卸荷功率。而在測量卸荷功率時采用間接測量的方法，即先測得卸荷電阻兩端的電壓以及流過卸荷電阻的電流然后兩者相乘得到卸荷功率。所以整個系統要測量2組電壓和2組電流，一共是4路電量數據。4路電量數據經過數據采集模塊處理到A／D轉換量程范圍以內，然后經過單片機內部的A／D轉換模塊進行轉換。單片機將轉換后的數字信號經過計算和處理，產生適當占空比的PWM信號，由該信號控制卸荷器的關斷。