專利名稱：小型風(fēng)力機(jī)并網(wǎng)變流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電用的并網(wǎng)變流器。
背景技術(shù)：
目前，小型風(fēng)力機(jī)發(fā)電應(yīng)用于離網(wǎng)型較多，首先將風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能通過變換器儲存在蓄電池中，再將蓄電池儲存的電能通過變流器逆變給用戶使用，整個系統(tǒng)的效率通過兩級轉(zhuǎn)換損失很多，并且蓄電池的使用在增加成本的同時還會帶來環(huán)境污染。
而一些應(yīng)用于小型風(fēng)力機(jī)并網(wǎng)的電力電子電路采用較多的是單級具有電流控制特性的電壓源型變流器。但是，這種變流器必須滿足電壓型變流器固有的交、直流變比關(guān)系，即直流側(cè)電壓要高于交流側(cè)電壓。這樣，從電源半導(dǎo)體模塊的利用和整體效率考慮，此種變流器的輸入電壓范圍受到很大限制，不適用于風(fēng)力機(jī)輸出電壓隨風(fēng)力資源大范圍波動的特點(diǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容為了提高風(fēng)力機(jī)發(fā)電的整體利用效率，且避免蓄電池使用造成的環(huán)境污染問題，本實(shí)用新型提供一種小型風(fēng)力機(jī)并網(wǎng)變流器，通過在直流輸入側(cè)加入升壓電路從根本上解決了單級電壓型并網(wǎng)變流器輸入電壓范圍小的缺點(diǎn)，使得風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生的電壓小于電網(wǎng)電壓時，仍舊可以輸入電網(wǎng)。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下
小型風(fēng)力機(jī)并網(wǎng)變流器，其特征在于直流輸入經(jīng)接口J1接入電容C1、C3、C4、C5、C6、C7和耦合電感L1組成的輸入濾波電路，電容C7兩端接入由直流電流傳感器U1和電容E1、E2、集成功率模塊IPM的U相組成的升壓變換電路，電容E1、E2并聯(lián)后通過接口J2接入集成功率模塊IPM的U相，集成功率模塊IPM的P相、N相之間并聯(lián)接有E3、E4、E5、E6和C8，集成功率模塊IPM的的V、W腳之間串聯(lián)接入交流電流傳感器U3和電容C2，接口J3接入交流電流傳感器U3的IP+端和電容C2之間，電容E3、E4、E5、E6及IPM的V、W相組成逆變電路，接口J3接交流電感，電容C2兩端串聯(lián)接入交流電壓傳感器U13的第4、5腳，電容C2兩端分別經(jīng)控制繼電器K1B，相互串聯(lián)之K2B、K3B接電網(wǎng)的火線與零線。
結(jié)構(gòu)組成接口J1的1234接直流+，5678接直流-。
接口J2接直流電感，用于升壓變換電路。
接口J3接交流電感。
K1B、K2B、K3B為控制繼電器。
工作原理小型風(fēng)力機(jī)并網(wǎng)變流器通過功率管開關(guān)橋路的脈沖寬度調(diào)制實(shí)現(xiàn)了交流電感電流(說明書附圖中U3HXS檢測的支路電流)的正弦化單位功率因數(shù)控制。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)變流器交、直流側(cè)的模型關(guān)系，通過控制交流電感電流的幅值大小來實(shí)現(xiàn)母線電容(說明書附圖中E3，E4，E5，E6的并聯(lián))電壓的穩(wěn)定控制。穩(wěn)定電容電壓在380V，既滿足了電壓型變流器的調(diào)制關(guān)系(交流電網(wǎng)電壓為230V)，又保證了電容及開關(guān)管的可靠工作。
小型風(fēng)力機(jī)并網(wǎng)變流器采用離線最大功率跟蹤曲線設(shè)定模式，通過上位機(jī)以485通信對功率曲線設(shè)定后，并網(wǎng)變流器自動計算對應(yīng)于輸入電壓的輸入直流指令值(輸入電流由圖中U1 HXS傳感器檢測的電流)，在電壓型并網(wǎng)變流器電容電壓穩(wěn)定工作的基礎(chǔ)上，通過前級升壓變換器的斬波控制來實(shí)現(xiàn)對小風(fēng)機(jī)并網(wǎng)變流器輸入電流的控制，實(shí)現(xiàn)最大功率的快速跟蹤。
適用范圍本產(chǎn)品適用于小型風(fēng)力機(jī)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，風(fēng)力機(jī)輸出整流電壓70V～450V，電網(wǎng)電壓范圍210V～256V，電網(wǎng)頻率范圍47.3Hz～50.3Hz，電網(wǎng)諧波畸變THD％＜5％。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與離網(wǎng)型小型風(fēng)力發(fā)電相比并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電省掉了蓄電池的使用，這在節(jié)省成本的同時減小了環(huán)境污染，并且由于省去了中間儲能環(huán)節(jié)，效率大大提高。
與普通電壓型并網(wǎng)變流器相比，基于BOOST變換器的小型風(fēng)力機(jī)并網(wǎng)變流器有更寬的直流電壓輸入范圍，這樣更適用于小型風(fēng)力機(jī)發(fā)電輸出電壓大范圍波動特性，可以在很寬的風(fēng)速內(nèi)保證系統(tǒng)可靠發(fā)電。
同時，本產(chǎn)品為風(fēng)力發(fā)電機(jī)提供一個剎車控制信號，為風(fēng)力機(jī)提供風(fēng)速過大的保護(hù)功能。


圖1為本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1。
基于升壓變換器的小型風(fēng)力機(jī)并網(wǎng)變流器，其特征在于直流輸入經(jīng)接口J1接入電容C1、C3、C4、C5、C6、C7和耦合電感L1組成的輸入濾波電路，電容C7兩端接入由直流電流傳感器U1和電容E1、E2、集成功率模塊IPM的U相組成的升壓變換電路，電容E1、E2并聯(lián)后通過接口J2接入集成功率模塊IPM的U相，集成功率模塊IPM的P相、N相之間并聯(lián)接有E3、E4、E5、E6和C8，集成功率模塊IPM的的V、W腳之間串聯(lián)接入交流電流傳感器U3和電容C2，接口J3接入交流電流傳感器U3的IP+端和電容C2之間，電容E3、E4、E5、E6及IPM的V、W相組成逆變電路，接口J3接交流電感，電容C2兩端串聯(lián)接入交流電壓傳感器U13的第4、5腳，電容C2兩端分別經(jīng)控制繼電器K1B，相互串聯(lián)之K2B、K3B接電網(wǎng)的火線與零線。
接線本產(chǎn)品共有8個端口與外部相連，使用時，AC L和AC N分別接交流電網(wǎng)的火線和零線，GND接地線，DC+和DC-分別接風(fēng)力機(jī)輸出整流電壓的正、負(fù)極，RS485A和RS485B分別接上位機(jī)通信的RS485A和RS485B。
使用通過上位機(jī)的監(jiān)控界面對風(fēng)力機(jī)的功率曲線進(jìn)行離線設(shè)定，以RS485通信傳送給并網(wǎng)變流器，并網(wǎng)變流器自動以最優(yōu)的功率曲線運(yùn)行。控制芯片TI公司16位DSP芯片，Winbond的單片機(jī)。
權(quán)利要求1.小型風(fēng)力機(jī)并網(wǎng)變流器，其特征在于直流輸入經(jīng)接口J1接入電容C1、C3、C4、C5、C6、C7和耦合電感L1組成的輸入濾波電路，電容C7兩端接入由直流電流傳感器U1和電容E1、E2、集成功率模塊IPM的U相組成的升壓變換電路，電容E1、E2并聯(lián)后通過接口J2接入集成功率模塊IPM的U相，集成功率模塊IPM的P相、N相之間并聯(lián)接有E 3、E4、E5、E6和C8，集成功率模塊IPM的的V、W腳之間串聯(lián)接入交流電流傳感器U3和電容C2，接口J3接入交流電流傳感器U3的IP+端和電容C2之間，電容E3、E4、E5、E6及IPM的V、W相組成逆變電路，接口J3接交流電感，電容C2兩端串聯(lián)接入交流電壓傳感器U13的第4、5腳，電容C2兩端分別經(jīng)控制繼電器K1B，相互串聯(lián)之K2B、K3B接電網(wǎng)的火線與零線。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種小型風(fēng)力機(jī)并網(wǎng)變流器，是在現(xiàn)有技術(shù)的單級型具有電流控制特性的電壓源型變流器基礎(chǔ)上增加了一個升壓變換言之電路，直流輸入電容C1、C3、C4、C5、C6、C7和耦合電感L1組成的輸入濾波電路后，再連接由直流電流傳感器U1和電容E1、E2、集成功率模塊IPM的U相組成的升壓變換電路，集成功率模塊IPM的的V、W腳之間串聯(lián)接入交流電流傳感器U3和電容C2，C2兩端串聯(lián)接入交流電壓傳感器U13的第4、5腳，并分別經(jīng)控制繼電器K1B，相互串聯(lián)之K2B、K3B接電網(wǎng)的火線與零線。本實(shí)用新型有更寬的直流電壓輸入范圍，這樣更適用于小型風(fēng)力機(jī)發(fā)電輸出電壓大范圍波動特性，可以在很寬的風(fēng)速內(nèi)保證系統(tǒng)可靠發(fā)電。
文檔編號H02J3/38GK2919643SQ200620072389
公開日2007年7月4日 申請日期2006年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月7日
發(fā)明者曹仁賢, 趙為, 許頗, 陶磊, 鄭桂標(biāo), 張友權(quán) 申請人:合肥陽光電源有限公司