[发明专利]集成风力涡轮机的控制器和逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及用于发电的方法和装置，并且具体地，本发明涉及主要由风力涡轮机使用的用于控制发电的方法和装置。

本发明已经被开发，其主要用于产生小于20,000瓦特功率的风力涡轮机装置。然而，将了解到，本发明不局限于该额定功率或特殊的使用领域。

背景技术

在整个说明书中，对现有技术的任何讨论不应该被认为是承认这种现有技术是众所周知的或者这种现有技术形成了本领域中的公知常识的部分。特别地，在整个说明书中引用的参考资料不应该被认为是承认这种技术是现有技术、众所周知的或形成了本领域中的公知常识的部分。

标准的三相交流(AC)电机驱动电路，所述电路通常由作为集成模块获得的电力电子元件组成。很多电力电子制造商(例如：Semikron、EUPEC)也生产定制的栅极驱动电路(用于通断(switching)逆变器电力开关)，以适应他们的集成功率模块。的确，如果一个人想通过使用这些元件来产生他们自己的驱动器，那么问题可被简化为设计驱动电力电子栅极驱动电路的控制器。

在用于低功率的风力涡轮机发电的装置中，用于将机械能源转换为电力的标准方法是使用涡轮机来驱动永磁或感应发电机(generator)。该发电机提供电池充电器电路并且ac电功率是通过使用分离的逆变器电路从这些电池中获得的。电池充电器和逆变器电路需要分离的dc/dc转换级，这增加了与这种类型的系统相关联的成本和功率损失。与风力涡轮机有关的术语“低功率”通常是与产生小于20,000瓦特电功率的装置相关联的。

电池充电器电路、电池和ac发电电路的分离成本高且效率低。对于低功耗应用特别是这种情况。

本发明的目的

本发明的目的是克服或改善现有技术的缺点中的至少一个，或者提供有用的替换。

在本发明的优选形式中，本发明的目的是提供由低功率风力涡轮机使用的用于发电的低成本的可替换的装置。

发明内容

根据本发明，其提供了一种发电的方法，该方法包括如下步骤：

(a)接收交流形式的功率；

(b)将所述交流功率整流为直流功率；

(c)控制所述直流功率以产生受控的直流功率；和

(d)将所述近似恒定的直流功率进行逆变以产生交流电。

优选地，该方法包括如下步骤：将制动电阻应用于受控的直流功率。更优选地，该方法包括如下步骤：通过双向的直流至直流转换器存储或供应受控的直流功率，其中双向的直流至直流转换器的两个端口分别连接于这些电池和受控的直流功率。最优选地，该方法包括如下步骤：对产生的交流电进行滤波。

优选地，该方法被用作风力涡轮机的控制器。

根据本发明的另一方面，其提供了电力发电机装置，该电力发电机装置包括：

发电工具(means)；

耦合于所述发电工具的整流器模块；

耦合于所述整流器模块的升压转换器模块；和

耦合于所述升压转换器模块的单相逆变器模块。

优选地，升压转换器模块是由电机驱动电路的动态制动部分构成的。更优选地，单相逆变器模块是由标准电机驱动逆变器电路构成的。

优选地，该装置还包括制动电阻。更优选地，制动电阻被耦合于标准电机驱动逆变器电路。

优选地，该装置还包括输出滤波器。

根据本发明的另一方面，它被提供了电力发电机(electrical powergenerator)装置，该装置包括：

发电工具；

整流器模块；

直流控制器模块；和

逆变器模块；

其中所述发电工具被耦合于所述整流器模块并且被配置为以输入交流电的方式向所述整流器模块供电；其中所述整流器模块被耦合于所述直流控制器模块并且被配置为将所述输入交流电转换为未调节的直流电；其中所述直流控制器模块被耦合于所述逆变器模块并且被配置为将所述未调节的直流电转换为调节的直流电；其中所述逆变器模块被配置为将所述调节的直流电转换为调节的交流电。

优选地，该装置模块实质上包括标准的交流电机驱动模块。

优选地，该装置由风力涡轮机产生功率。更优选地，发电工具是感应发电机。

通过重新配置标准AC电机驱动电力电子模块，集成的风力涡轮机的控制器可被构造，其中电池充电器和逆变器的功能被结合以减少对在系统和相关联的元件中包含一个dc至dc转换级的需要。在并网(grid connected)风力涡轮机中，对电池的需要也可被消除。

附图说明