[发明专利]基于集成门极换流晶闸管的多功能风力发电机控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于集成门极换流晶闸管(IGCT)的多功能风力发电机控制装置，它属于一种用于新能源节能减排领域中的风力发电机的控制系统。

背景技术

随着电力电子元器件和控制系统结构的发展，如可关断的可控硅整流器(GTO)，绝缘栅型双极三极管(IGBT)的开发以及变频技术结构形式和控制技术的发展，使得大功率电力电子器件被广泛应用于新能源领域如风力发电的控制系统当中。但对GTO来说，通过门极电路来控制装置件导通关断，其关断过程是非均匀的，易产生局部过热现象，造成器件失效。而以IGBT为代表的晶体管类器件，工作频率高，关断时间短，过程均匀，但由于单管容量有限，在风力发电的大电流长期运行过程当中，极易产生过热现象，若冷却问题处理不当，会造成IGBT管子失效或损坏，进而导致整个风力发电控制系统瘫痪。

发明内容

本发明的目的是解决现有的大功率电力电子器件存在的极易产生过热现象、造成器件失效的技术问题，并提供一种能对异步感应发电机、双馈线感应发电机或永磁直驱发电机三种风力发电机通用且不易产生过热现象和降低风力发电成本的基于集成门极换流晶闸管(IGCT)的多功能风力发电机控制装置。

本发明为解决上述技术难点而采用的技术方案是：基于集成门极换流晶闸管(IGCT)的多功能风力发电机控制装置，其中：它包括发电机侧变换器、过电压保护电路、电网侧变换器、同期并网开关、同期并网开关控制器、滤波器、电网侧变换器控制器、人机界面控制器和发电机侧变换器控制器；所述发电机侧变换器的左侧接入端通过电感L1、电感L2、电感L3和断路器DL2、断路器DL3、断路器DL4与外接接头X、Y、Z连接，外接接头X、Y、Z与风力发电机转子绕组接头U1、V1、W1连接，发电机侧变换器控制器的信号输出端与发电机侧变换器的信号输入端连接对发电机侧变换器和断路器DL1发出触发信号，发电机侧变换器控制器的信号输入端与风力发电机的定子U、V、W、转子U1、V1、W1、以及直流系统中的电容C1、电容C2和过电压保护电路连接，以接收发电机转子电压、电流反馈信息、发电机转速位置反馈信息、定子电压、电流反馈信息、直流电压、电流反馈信息和保护电流反馈信息；所述电网侧变换器的右侧输出端通过电感L1′、电感L2′、电感L3′与同期并网开关的左侧输入端连接，电网侧变换器控制器的信号输出端与电网侧变换器的信号输入端连接对电网侧变换器发出触发信号，电网侧变换器控制器的信号输入端与直流系统中的电容C1’、电容C2’和过电压保护电路连接，以接收直流电压、电流反馈信息、保护电流反馈信息、电抗器前三相电流、电压反馈信息及同期并网前三相电流、电压反馈信息；同期并网开关控制器的信号输出端与同期并网开关的控制端连接以在并网时向同期并网开关发出触发信号，同期并网开关控制器的信号输入端与同期并网开关两侧和滤波器的L4、L5、L6上端连接，以接收对同期并网前后的三相电压和电流反馈信息；所述发电机侧变换器控制器、电网侧变换器控制器、同期并网开关控制器分别与人机界面控制器连接以进行实时通讯。

所述发电机侧变换器由集成门极换流晶闸管IGCT开关Q1-Q6和二极管D1-D6组成，每个二极管与相对应的集成门极换流晶闸管IGCT开关并联，以实现发电机侧的整流和逆变过程；集成门极换流晶闸管IGCT开关Q1的K极与电感L1的右端、二极管D1的正极、集成门极换流晶闸管IGCT开关Q4的A极和二极管D4的负极连接；集成门极换流晶闸管IGCT开关Q2的K极与电感L2的右端、二极管D2的正极、集成门极换流晶闸管IGCT开关Q5的A极和二极管D5的负极连接；集成门极换流晶闸管IGCT开关Q3的K极与电感L3的右端、二极管D3的正极、集成门极换流晶闸管IGCT开关Q6的A极和二极管D6的负极连接；集成门极换流晶闸管IGCT开关Q1的A极、二极管D1的负极、集成门极换流晶闸管IGCT开关Q2的A极、二极管D2的负极、集成门极换流晶闸管IGCT开关Q3的A极、二极管D3的负极与断路器DL1的左端连接；集成门极换流晶闸管IGCT开关Q4的K极、二极管D4的正极、集成门极换流晶闸管IGCT开关Q5的K极、二极管D5的正极、集成门极换流晶闸管IGCT开关Q6的K极和二极管D6的正极与该控制装置中的直流回路的负极连接。