[實用新型]基于直接功率控制方式的雙饋型風力發電機網側變頻器

有效

• 申請號: 201220631616.5
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN202889245U
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 陳明華;殷景華;劉曉旭;宋明歆;馮宇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本實用新型涉及一種基于直接功率控制方式的雙饋型風力發電機網側變頻器，屬于變頻器技術領域。

背景技術

隨著全球可開發化石能源的逐漸枯竭，可再生能源勢必逐漸取代傳統化石能源以支撐人類的工業生產與日常生活。風力資源以其分布廣泛、便于開發等優勢成為了新能源中的重要組成部分。但由于風能自身的波動性以及電網自身與附加設施的特點決定了風力發電機必須經過變流設備才能將其發出的電能安全、可靠地并入電網。雙饋型風力發電變頻器由機側變頻器和網側變頻器組成，網側變頻器必然是其中的重要組成部分。

現有網側變頻器一般采用基于電網電壓定向的矢量控制或者基于虛擬磁鏈定向的矢量控制這兩種矢量選擇方案，但由于電網電壓經常含有諧波干擾，當采用基于電網電壓定向的矢量控制方式時，其電網電壓基波矢量相位角的檢測極易受到影響，該角度的檢值與實際值比較往往存在一定的偏差，會在一定程度上影響到矢量定向的準確度與控制的精度。

矢量控制的實現過程中，往往采用以電流為控制目標的電流內環控制，網側變頻器的有功功率和無功功率控制是通過兩相旋轉坐標系內的相關電流，即d軸電流與q軸電流的閉環控制來實現的，但這樣需要將功率控制的給定值經過運算轉換成電流值才能進行控制，功率控制實際是間接實現的，系統的實時響應能力受到影響。

實用新型內容

本實用新型是為了解決現有網側變頻器的動態響差性能差的問題，提供一種基于直接功率控制方式的雙饋型風力發電機網側變頻器。

本實用新型所述基于直接功率控制方式的雙饋型風力發電機網側變頻器，它由六個絕緣柵雙極型晶體管、六個二極管、電容C和三個電感L_s組成，

六個絕緣柵雙極型晶體管形成三相半橋結構，所述三相半橋結構中的每個橋臂由兩個絕緣柵雙極型晶體管構成上半橋和下半橋，每個絕緣柵雙極型晶體管與一個二極管反并聯；

電容C連接于三相半橋結構直流側母線的正負端之間；

三相半橋結構中的每個橋臂的上半橋和下半橋之間分別經過一個電感L_s與電網連接。

電感L_s的電感值為0.5mH。

電容C的電容值為7000uF。

絕緣柵雙極型晶體管的額定電壓為1800V，額定電流為220A。

本實用新型的優點是：本實用新型的主功率回路采用三相半橋結構，并對絕緣柵雙極型晶體管通過反并聯二極管進行了保護，主功率回路通過電感進行網側濾波和控制，并接入功率電阻消耗多余的能量，降低母線電壓，有利于維持母線電壓穩定。

本實用新型能夠對母線電壓實施連續的控制，保持母線電壓值穩定，實現了網側變頻器有功及無功功率的獨立調節，動態性能優良，系統穩定。

附圖說明：

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型使用于風力發電系統的系統原理框圖。

具體實施方式

具體實施方式一：下面結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式所述基于直接功率控制方式的雙饋型風力發電機網側變頻器，它由六個絕緣柵雙極型晶體管、六個二極管、電容C和三個電感L_s組成，

六個絕緣柵雙極型晶體管形成三相半橋結構，所述三相半橋結構中的每個橋臂由兩個絕緣柵雙極型晶體管構成上半橋和下半橋，每個絕緣柵雙極型晶體管與一個二極管反并聯；

電容C連接于三相半橋結構直流側母線的正負端之間；

三相半橋結構中的每個橋臂的上半橋和下半橋之間分別經過一個電感L_s與電網連

接。

本實施方式中，六個絕緣柵雙極型晶體管如圖1所示的T₁至T₆，圖中i_load為經直流母線的電流，該電流可以雙向流動；U_N0為星形連接的電網電壓三相線電壓中點電壓值，R_L為負載等效電阻，此處將機側視為網側變頻器的負載；由三個橋臂分別引出并入到網側的電壓為U_a、U_b和U_c，為電網電壓線電壓值；電阻R_s為網側電路的等效電阻。

圖2所示，雙饋風力發電系統主要由風力機及傳動裝置、雙饋風力發電機DFIG、變壓器和變頻器等主要部件組成。

具體實施方式二：本實施方式為對實施方式一的進一步說明，本實施方式所述電感L_s的電感值為0.5mH。