[实用新型]双馈风电变流器网侧变换器

说明书

(一)技术领域

本实用新型属于风力发电技术领域，具体涉及一种双馈风电变流器的网侧变换器。

(二)背景技术

我国目前的电力主要以水力发电和火力发电为主，一旦遇到旱灾或煤炭供应紧张，电力供应就受到很大影响。同时我国也面临着能源危机和环境污染。因此调整能源结构迫在眉睫。开发利用新能源和可再生能源，是调整能源结构最有效的途径之一。而在可再生能源的开发利用中，风力发电是最具开发前景的可再生能源，被誉为“绿色电力”。风力发电以其突出的优点倍受世界各国的重视。风力发电正成为各国争相发展的新兴能源。

(三)发明内容

双PWM变换器由于其良好的输入输出性能，在双馈风力发电领域得到了广泛的应用。双馈风电变流器所用的双PWM变换器实际上是由两个背靠背连接的电压型PWM变换器构成的交-直-交(AC-DC-AC)变换器。其中，靠近电网的称为网侧变换器，靠近双馈电机转子的称为机侧变换器(DC-AC)。在正常工作时网侧变换器须为机侧变换器提供恒定的直流电压。因此，如何为机侧变换器提供稳恒直流母线电压成为了系统设计的关键，同时也是系统设计的难点。

为达到上述目的，本实用新型专利的技术方案如下：

一种双馈风电变流器网侧变换器，包括：电抗单元、IGBT模块、直流母线电容和控制单元，电抗单元与IGBT模块连接，IGBT模块分别与直流母线电容、控制单元连接；：所述的电抗单元包括三相电感和三相电阻，三相电感与三相电阻连接；所述的控制单元包括霍尔传感器、采样信号调理电路、DSP电路、硬件过压检测电路、电源故障监测电路、CPLD电路和隔离电路，霍尔传感器连接采样信号调理电路，CPLD电路连接隔离电路，DSP电路分别与采样信号调理电路、硬件过压检测电路、电源故障监测电路、CPLD电路连接；所述的DSP电路采用TMS320F2812芯片。所述IGBT模块包括三组IGBT桥臂和六个续流二极管，每组IGBT桥臂连接有两个续流二极管。

本实用新型可以为机侧变换器提供稳恒直流母线电压、有效防止了因电源故障造成的IGBT过流、过压等严重后果，网侧变换器在硬件及软件上都建立了过压保护，有效防止了发生以上故障时对人身及设备造成的危害。网侧变换器在硬件控制电路上设计了信号调理电路，有效滤除了采样信号中的干扰成分，并使处理过的信号能直接被DSP内部ADC模块使用。

(四)附图说明：

图1为本实用新型原理框图；

图2为本实用新型控制结构框图；

图3为本实用新型信号调理电路；

图4为本实用新型隔离电路图；

图5为本实用新型硬件过压检测电路图；

图6为本实用新型电源监测电路图；

图7为本实用新型的主电路图；

其中1、电抗单元，2、IGBT模块，3、直流母线电容，4、控制单元，5、霍尔传感器，6、采样信号调理电路，7、DSP电路，8、硬件过压检测电路，9、电源故障监测电路，10、CPLD电路，11、隔离电路。

(五)具体实施方式

下面结合附图1至附图7对本实用新型作更详细的描述：

如图1所示，一种双馈风电变流器网侧变换器，包括：电抗单元、IGBT模块、直流母线电容和控制单元，电抗单元与IGBT模块连接，IGBT模块分别与直流母线电容、控制单元连接；所述的电抗单元包括三相电感与三相电阻连接；所述的控制单元包括霍尔传感器、采样信号调理电路、DSP电路、硬件过压检测电路、电源故障监测电路、CPLD电路和隔离电路，霍尔传感器连接采样信号调理电路，CPLD电路连接隔离电路，DSP电路分别与采样信号调理电路、硬件过压检测电路、电源故障监测电路、CPLD电路连接，所述的DSP电路采用TMS320F2812芯片。所述IGBT模块包括三组IGBT桥臂和六个续流二极管，每组IGBT桥臂连接有两个续流二极管。

网侧变换器的具体工作原理为：采样电路首先将IGBT模块的电压、电流信号采集到并送至信号调理电路，如图2、图3所示。由调理电路对采样得到的信号做初步处理，主要包括信号的滤波以及信号的运算。之后，将调理后的符合DSP要求的信号送入A/D转换电路。软件从结果寄存器中读取采回的采样值，并以采样值作为反馈，进行PI调节及Park逆变换，最后由DSP进行空间矢量PWM波形的计算输出。为了防止图7中同一桥臂的两只IGBT同时开通而损坏，PWM输出首先送至了CPLD电路。