[發明專利]發電機制動系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201310746943.4
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN104753402A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 蕭智鴻;魏若芳
• 申請（專利權）人: 臺達電子工業股份有限公司
• 主分類號: H02P3/00
• 分類號: H02P3/00
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 李昕巍;趙根喜

技術領域

本發明有關一種發電機制動系統及其控制方法，尤指一種利用導通開關單元以產生短路制動功效的永磁發電機制動系統及其操作方法。

背景技術

在目前主流的風力發電系統中，風機需要通過變流器來確保使風能轉化成頻率恒定的電能輸送到電網中。因此，風力發電系統乃至變流器系統的可靠性顯得至關重要。然而，對于以風力之類不穩定動力來源的再生能源發電系統而言，由于風的變化是非常頻繁且劇烈，因此，使得風力發電系統的保護功能將受嚴峻的考驗。故此，風力發電變流器系統在電機超速情況下，會承受很高的電壓，導致系統損毀。

請參閱圖1，其為美國公開專利US?20130194704，該公開專利揭露了一種發電機的保護電路及方法。該發電機具有一個三相定子繞組4的永磁發電機2。永磁發電機2的定子端通過三相電路8與功率轉換器6相連接。該三相電路8系包括三個獨立導體10a,10b,10c，系分別連接三相定子繞組4的其中一相。一接觸器設備12包括三個獨立的觸點14a,14b,14c，各個獨立的觸點分別對應連接三個獨立導體10a,10b,10c其中一個與共享導體16之間。

當發電機2正常運轉時，觸點14a,14b,14c是打開的，電能通過三相電路8從發電機2的各定子端流向功率轉換器6。如果電路8或功率轉換器6中存在短路或故障，則發電機2將開始產生故障電流，并且觸點14a,14b,14c會關閉以將電路8的導體10a,10b,10c連接到共享導體16。如此，一旦觸點14a,14b,14c關閉，就不會有故障電流從發電機2流向功率轉換器6，于是，接觸器設備12的加入可將功率轉換器6被損壞的危險降到最低。再者，一旦故障電流被清除，接觸器設備12的觸點14a,14b,14c將會再次打開。

然而，對于以接觸器設備作為制動保護的實現時，由于硬件開關頻繁切換將造成組件壽命的問題，并且可能因為開關觸點故障導致制動保護失效之虞。

發明內容

本發明提供一種發電機制動系統及其控制方法，以韌體或軟件方式實現發電機制動控制，克服傳統接觸器設備用以制動保護；并且利用電壓控制回路控制輸出電壓小于臨界電壓值時，以短路制動該永磁發電機，故此可實現在低電流時短路制動該永磁發電機，以確保該發電機制動保護之安全。

本發明的一個目的在于提供一種發電機制動系統，以對外部轉矩驅動的一發電機提供制動控制。該發電機制動系統包括一電源轉換單元、一感測單元及一控制單元。該電源轉換單元接收該發電機所產生的一輸出電壓與一輸出電流，并且該電源轉換單元具有至少一開關單元。該感測單元接收該輸出電壓與該輸出電流，以產生一電壓信號與一電流信號。該控制單元接收該電壓信號與該電流信號；其中當該控制單元接收一制動信號時，該控制單元控制該輸出電壓逐漸降低，并且當該輸出電壓小于一臨界電壓值時，該控制單元產生至少一控制信號以對應控制該至少一開關單元導通，以短路制動該發電機。

本發明的另一目的在于提供一種發電機制動系統的控制方法，以對外部轉矩驅動的一發電機提供制動控制，其包括步驟為：提供具有至少一開關單元的一電源轉換單元，以接收該發電機所產生的一輸出電壓與一輸出電流；提供一感測單元，接收該輸出電壓與該輸出電流，以產生一電壓信號與一電流信號；提供一控制單元，接收該電壓信號與該電流信號；當該控制單元接收一制動信號時，該控制單元控制該輸出電壓逐漸降低；以及當該輸出電壓小于一臨界電壓值時，該控制單元產生至少一控制信號以對應控制該至少一開關單元導通，以短路制動該發電機。

為了能更進一步了解本發明為達成預定目的所采取的技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，相信本發明的目的、特征與特點，當可由此得一深入且具體的了解，然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發明加以限制者。

附圖說明

圖1為現有的電機保護電路的電路示意圖；

圖2為本發明發電機制動系統的電路方塊示意圖；

圖3為本發明發電機制動系統第一實施例的電路方塊示意圖；

圖4為本發明發電機制動系統第二實施例的電路方塊示意圖；

圖5為本發明發電機制動系統控制的波形示意圖；

圖6為本發明發電機制動系統控制方法的流程圖；

圖7為本發明發電機制動系統制動控制的方塊示意圖；

圖8為本發明控制單元之制動控制外回路的流程圖；及

圖9為本發明控制單元之制動控制內回路的流程圖。

其中，附圖標記說明如下：

2?永磁發電機

4?三相定子繞組