[實(shí)用新型]微功耗永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220512697.7
• 申請(qǐng)日: 2012-10-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202930960U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郁百超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 郁百超
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02M5/45;F03D9/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種微功耗永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)。?

背景技術(shù)

直驅(qū)式全換相風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中，永磁同步發(fā)電機(jī)定子輸出的電壓，是頻率變化的電能，與定子相聯(lián)的變換器將此電能轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)頻率相同的恒頻電能，省去葉片轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機(jī)之間的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，降低了系統(tǒng)成本，并增加了系統(tǒng)的可靠性。但傳統(tǒng)功率變換器成本、體積、重量、功耗太大，把全換相發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)幾乎全部抵消。?

圖1是直驅(qū)式全換相永磁同步發(fā)電機(jī)實(shí)際電路，發(fā)電機(jī)定子出來(lái)的三相電壓要經(jīng)過(guò)整流電路、Boost升壓電路、三電平逆變電路，這才到達(dá)電網(wǎng)。其間經(jīng)過(guò)三次功率變換，產(chǎn)生三次功率損耗，就算每次功率變換的效率都在90％以上，三次變換功率總損耗也可達(dá)30％以上。由于采用的是PWM脈寬調(diào)制，所有功率器件都工作在高頻，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的EMI干擾，對(duì)電網(wǎng)造成污染。?

發(fā)明內(nèi)容

微功耗永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)從定子產(chǎn)生的三相電壓，不經(jīng)整流，不必Boost電路升壓，也不采用逆變電路，直接進(jìn)入全換相器，全換相器用微功耗功率變換的方法，在其輸出端輸出可以直接并網(wǎng)的三相電壓。?

圖2是微功耗永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理框圖，微功耗永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)由葉片、葉片轉(zhuǎn)軸、永磁同步電機(jī)、全換相器組成，葉片轉(zhuǎn)軸與永磁同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸鋼性聯(lián)接，永磁同步電機(jī)輸出的三相電壓分別接全換相器中的三個(gè)基本換相器，全換相器把此三相電壓變換成與電網(wǎng)同頻、同相、同幅的三相電壓并網(wǎng)；全換相器采用器微功耗功率變換，主器件工作在工頻，不采用PWM脈寬調(diào)制，無(wú)EMI干擾，其成本、體積、重量、功耗都是傳統(tǒng)功率變換器的十分之一。?

微功耗永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)整機(jī)由葉片、葉片轉(zhuǎn)軸、永磁同步電機(jī)組成，葉片轉(zhuǎn)軸與永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)軸剛性連接，永磁同步電機(jī)的定子輸出的三相電壓接全換相器，全換相器把定子輸出的三相電壓變換成與電網(wǎng)同頻、同相、同幅的交流電壓，直接并入電網(wǎng)，全換相器由三個(gè)電路拓樸相同的基本換相器組成，分別接永磁同步電機(jī)的定子輸出的三相電壓。?

圖3是基本換相器的實(shí)際電路，基本換相器由十個(gè)MOS管和一個(gè)磁芯變壓器組成，第五MOS管(Q5)是PNP型，第六MOS管(Q6)是NPN型，第五MOS管的漏極通過(guò)變壓器TX1的原邊繞組P1接定子的輸出電壓V1(A相)的火線，V1的零線接地，第六MOS管(Q6)的漏極接第五MOS管(Q5)的源極，其源極通過(guò)第三電阻(R3)接地，電容C1和二極管D1串聯(lián)，電容C1的負(fù)極接變壓器TX1副邊的同名端，二極管D1的正極接變壓器TX1副邊的異名端，第一電阻(R1)與電容C1并聯(lián)。?

MOS管Q1、Q2、Q7、Q8是PNP型，MOS管Q3、Q4、Q9、Q10是NPN型，MOS管Q1、Q3、Q7、Q9和MOS管Q2、Q4、Q8、Q10分兩組依次順序串聯(lián)，漏極在上，源極在下，其中MOS管Q1、Q2都接電容C1的負(fù)極，MOS管Q7的漏極接MOS管Q6的源極。?

電阻R2一端接二極管D1的陰極，一端接MOS管Q9、Q10的源極，驅(qū)動(dòng)信號(hào)V1、V2、V4、V5分別順序接在MOS管Q4、Q3、Q9、Q10的柵極和源極之間，驅(qū)動(dòng)信號(hào)V1、V2、V4、V5正極向下，MOS管Q1、Q3、MOS管Q2、Q4、MOS管Q7、Q9、MOS管Q8、Q10的柵極分別兩兩接在一起；MOS管Q5、Q6的柵極其分別接驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gna、Gpa。?

附圖說(shuō)明

圖1?是直驅(qū)式全換相永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)；?

圖2?是微功耗永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理圖；?

圖3?是全換向器原理電路；?

圖4?是基本換相器原理電路；?

圖5?是基本換相器輸出電壓仿真波形；?

圖6?是基本換相器原理電路(引入動(dòng)態(tài)整流)；?

圖7?是基本換相器(引入動(dòng)態(tài)整流)輸出電壓的仿真波形；?

圖8是基本換相器原理電路(引入電壓補(bǔ)償)；?

圖9是基本換相器(引入電壓補(bǔ)償)輸出電壓Va的仿真波形；?

圖10是基本換相器(引入電壓補(bǔ)償)輸出電壓Va的仿真波形1s；?

圖11是基本換相器(引入電壓補(bǔ)償)輸出電壓Va的仿真波形0.3s；?

圖12是基本換相器(引入電壓補(bǔ)償)輸出電壓Va的仿真波形0.2s；?

圖13是電壓切割電路原理圖；?

圖14是電壓切割電路輸出電壓Va、Vc仿真波形；?

圖15是電壓切割電路輸出電壓Va仿真波形；；?

圖16是電壓切割電路輸出電壓Vc仿真波形；?