[發明專利]風電變流器用PEBB模塊化結構、并聯結構及外形結構

無效

• 申請號: 201410169448.6
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN103929047A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 闕春蘭;楊恩星;張帥;李釗;傅曉錦;辛紹杰
• 申請（專利權）人: 上海電氣集團股份有限公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H05K7/20
• 代理公司: 上海兆豐知識產權代理事務所(有限合伙) 31241
• 代理人: 章蔚強

技術領域

本發明涉及風電領域，尤其涉及一種應用于風電變流器的標準化的智能PEBB(power?electronic?building?block，電力電子積木)模塊化結構。

背景技術

現今，國內的風電變流器研究大多建立在分立的電子器件基礎之上，如功率開關元件、控制電路、保護電路、傳感電路等，這些裝置都是按用戶的不同用途和要求進行特殊設計的，采用的是非標準器件，具有很多不足和缺點，例如，分立的電子器件往往研制周期長、成本高、使用不靈活，在一定程度上大大限制了電力電子的發展。

若風電變流器應用分立器件，一旦發生故障，將很難辨識出故障元件，并且在拆裝上很困難，增加了維護時間，造成風能資源的浪費。目前PEBB技術已經被廣泛的應用于很多領域，如電池儲能、散熱器、電動車電機驅動系統、有源電力濾波器、分布式電力電子電源系統、光伏逆變器等。但是，現有的風電變流器PEBB均不含有智能故障診斷功能，在變流器發生故障時不能夠快速有效的獲取故障信息并確定故障位置。因此，將PEBB技術應用于風電變流器，使得在模塊化的基礎上加上在線智能診斷功能，是本申請人致力于研究的方向。

發明內容

本發明針對現有兆瓦級風力發電機，提出一種應用于風電變流器的智能PEBB模塊化結構、多個模塊的并聯結構以及外形結構，將IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)模塊、驅動電路、控制系統、傳感器等集中在一起，構成一個獨立的系統，在模塊化的基礎上賦予底層智能控制，在提高變流器功率等級、簡化維護過程的同時還使其具有在線智能診斷功能，以便于工作人員及時掌握并聯模塊的工作狀況。并且，通過PEBB模塊并聯適用不同功率需求的雙饋變流器和全功率變流器。同時，有效的外形結構使得減少模塊體積，節約成本，增加實用性。

實現上述目的的技術方案是：

一種應用于風電變流器的智能PEBB模塊化結構，通過外部的主控制器外接上位機，所述智能PEBB模塊化結構包括三個IGBT模塊、三個驅動電路、每組三個均流電感的三組均流電感組、三個電流傳感器、直流電壓傳感器、直流支撐電容、直流側電感、輔助電源和底層控制板，其中：

每個IGBT模塊對應一個驅動電路、一組均流電感組和一個電流傳感器；

每個IGBT模塊的交流端通過對應均流電感組中的三個均流電感連接在一起，形成單相交流輸出端；

每個IGBT模塊的直流端連接所述直流支撐電容的兩端和所述輔助電源的輸入端；所述輔助電源的輸出端接所述底層控制板；

每個IGBT模塊通過對應驅動電路連接所述底層控制板；

所述直流側電感與所述直流支撐電容并聯；

所述直流電壓傳感器與所述直流支撐電容并聯，采樣直流電壓傳給所述底層控制板；

所述三個電流傳感器分別串接在三相交流輸出端上，采樣三相電流傳給所述底層控制板；

所述底層控制板包括FPGA(現場可編程門陣列)，該FPGA對所述直流電壓和三相電流預處理后通過所述主控制器傳給所述上位機，并通過所述主控制器接收上位機的指令，生成PWM信號給各個驅動電路。

上述的應用于風電變流器的智能PEBB模塊化結構中，所述驅動電路采集IGBT參數傳給所述底層控制板，經所述FPGA預處理后通過所述主控制器傳給所述上位機。

上述的應用于風電變流器的智能PEBB模塊化結構中，所述IGBT參數包括IGBT的電壓、電流、溫度信號。

上述的應用于風電變流器的智能PEBB模塊化結構中，所述底層控制板通過高速串行通信接口與所述主控制器相接。

上述的應用于風電變流器的智能PEBB模塊化結構中，每個IGBT模塊包括三個并聯的IGBT半橋電路。

本發明之二的多個智能PEBB模塊化結構相互并聯的結構，所述智能PEBB模塊化結構包括功率接口和高速串行通信接口，多個所述智能PEBB模塊化結構各自的功率接口分別相接，各自的高速串行通信接口與所述主控制器連接。

本發明之三的智能PEBB模塊化結構的外形結構，包括箱體以及設置在箱體左右兩側的滑道，

所述箱體的頂面、底面和右側面均設置為冷卻裝置；

所述三個IGBT模塊分別緊貼三個冷卻裝置的內壁設置，所述三個驅動電路分別緊貼各自對應的IGBT模塊設置；

所述底層控制板緊貼所述箱體左側面的內壁設置；

所述輔助電源緊貼所述箱體左側面的外壁設置。