[发明专利]小型风力发电用三相反激式倍压单开关整流电路

说明书

技术领域

本发明涉及小型风力发电机变换电路技术领域，特别是涉及一种新型的可以实现反激式倍压、具有较高效率、在风机输出电压较低时可以正常工作的整流电路。

背景技术

风能是一种新型能源，它具有可再生、无污染、投资成本低等优点，是如今能源紧张形势下可以充分进行研究和利用的一种清洁能源。在许多国家和地区，风力发电已经占据着发电总量的很大一部分比重，带来了很大的便利和经济利益，因此，对风力发电技术的研究有着重要的意义。然而，风力发电的应用受地理位置的影响较大，在一些贫风、少风的地区，由于风速较低，风机发电机的输出电压较低，不能够很好地收集利用，造成大量的能量损失。因此，有必要对原有的风力发电机整流电路进行改进，使其具有较高的电压增益，提高整流输出侧的输入电压幅值。

传统的小型风力发电机整流电路有几种电路结构，其中最为原始的整流电路为三相不可控整流电路，它的优点是结构简单，成本较低，应用广泛，但不具有提高电压幅值的功能；而且还有功率损耗大，整流效率低、输入电流波形畸变严重、低风速下不能正常工作等缺点。

传统的风机整流电路还有采用PWM整流电路结构，该电路采用功率开关管代替不控整流桥中的二极管，通过对开关管进行控制，实现对风机输出的三相交流电的整流作用。通过使用该整流电路可以得到较为理想的输入电流波形，进而实现单位功率因数控制作用，电路的整流效率大大提高。但是该电路由于采用了多个功率开关管，电路的成本大大增加，在考虑成本的情况下，不易于推广，而且该整流电路不能实现提升输出电压幅值的功能，仍然不能完全解决三相不可控整流电路所存在的输出电压较低等问题。

根据上述问题，为了实现提高输出电压幅值以及提高风机整流效率等目标，需要研究性能更佳具有广阔的应用前景和实用价值的小风机升压整流电路拓扑结构。

发明内容

为了克服现有技术存在的问题，本发明提出了一种小型风力发电用三相反激式倍压单开关整流电路，本电路在整流侧采用三相单开关boost整流电路，即使不控整流桥与boost升压电路相结合，在发电机三相输出侧，每相增加一个反向耦合电感，耦合电感的原边侧与主电路连接通过控制boost电路中的MOSFET管的开关使输入电流大致呈现正弦波波形，提高电路的效率；副边侧采用反激式倍压电路，倍压电路输出侧电压可以用输出电容上的电压表示。这样三相电源的每一相就构成一个单独的反激式倍压电路，一共构成三个倍压电路，将三个倍压电路的输出电容串联，整个整流电路的输出电压可以用三个倍压电路输出电压与主电路输出电压之和表示，使电压进一步升高。

本发明提出了一种新型倍压式风力发电机整流电路，该电路依照输入、输出顺序包括三相交流电源、滤波电容C1、C2、C3、三相单开关BOOST整流电路、三个反激式倍压电路、信号采集电路和控制电路；其中：

所述三相交流电源输入侧与风力发电机三相输出连接；

所述三相单开关BOOST整流电路，包括不可控整流桥和BOOST升压电路，所述不可控整流桥由6个二极管D1～D6组成；所述BOOST升压电路由互感器T1、T2、T3的BOOST电感、三相单开关VT、二极管D7和直流电容Co组成，BOOST电感串接在整流桥交流输入侧，每一相串接一个BOOST电感；所述三相单开关BOOST整流电路中，不可控整流桥的输出侧直接与BOOST整流电路的单开关连接在一起；所述控制电路对整流侧BOOST电路中的单开关VT进行通/断控制，令整流输入侧电流波形趋近于正弦波，以实现单位功率因数控制，同时PFM控制中的最大功率点跟踪控制使工作点保持在小风机最大功率处；

所述反激式倍压电路，包括反向耦合电感T1、储能电容Ca、开关电容C11，C12和二极管Da，D11，D12；其中：二极管Da、开关电容C11、耦合电感副边、开关电容C12、储能电容Ca、串联构成回路；二极管D11与开关电容C11和耦合电感副边并联；二极管D12与耦合电感副边和开关电容C12并联；