[发明专利]风电变流器用PEBB模块化结构、并联结构及外形结构

说明书

技术领域

本发明涉及风电领域，尤其涉及一种应用于风电变流器的标准化的智能PEBB(power electronic building block，电力电子积木)模块化结构。

背景技术

现今，国内的风电变流器研究大多建立在分立的电子器件基础之上，如功率开关元件、控制电路、保护电路、传感电路等，这些装置都是按用户的不同用途和要求进行特殊设计的，采用的是非标准器件，具有很多不足和缺点，例如，分立的电子器件往往研制周期长、成本高、使用不灵活，在一定程度上大大限制了电力电子的发展。

若风电变流器应用分立器件，一旦发生故障，将很难辨识出故障元件，并且在拆装上很困难，增加了维护时间，造成风能资源的浪费。目前PEBB技术已经被广泛的应用于很多领域，如电池储能、散热器、电动车电机驱动系统、有源电力滤波器、分布式电力电子电源系统、光伏逆变器等。但是，现有的风电变流器PEBB均不含有智能故障诊断功能，在变流器发生故障时不能够快速有效的获取故障信息并确定故障位置。因此，将PEBB技术应用于风电变流器，使得在模块化的基础上加上在线智能诊断功能，是本申请人致力于研究的方向。

发明内容

本发明针对现有兆瓦级风力发电机，提出一种应用于风电变流器的智能PEBB模块化结构、多个模块的并联结构以及外形结构，将IGBT(绝缘栅双极型晶体管)模块、驱动电路、控制系统、传感器等集中在一起，构成一个独立的系统，在模块化的基础上赋予底层智能控制，在提高变流器功率等级、简化维护过程的同时还使其具有在线智能诊断功能，以便于工作人员及时掌握并联模块的工作状况。并且，通过PEBB模块并联适用不同功率需求的双馈变流器和全功率变流器。同时，有效的外形结构使得减少模块体积，节约成本，增加实用性。

实现上述目的的技术方案是：

一种应用于风电变流器的智能PEBB模块化结构，通过外部的主控制器外接上位机，所述智能PEBB模块化结构包括三个IGBT模块、三个驱动电路、每组三个均流电感的三组均流电感组、三个电流传感器、直流电压传感器、直流支撑电容、直流侧电感、辅助电源和底层控制板，其中：

每个IGBT模块对应一个驱动电路、一组均流电感组和一个电流传感器；

每个IGBT模块的交流端通过对应均流电感组中的三个均流电感连接在一起，形成单相交流输出端；

每个IGBT模块的直流端连接所述直流支撑电容的两端和所述辅助电源的输入端；所述辅助电源的输出端接所述底层控制板；

每个IGBT模块通过对应驱动电路连接所述底层控制板；

所述直流侧电感与所述直流支撑电容并联；

所述直流电压传感器与所述直流支撑电容并联，采样直流电压传给所述底层控制板；

所述三个电流传感器分别串接在三相交流输出端上，采样三相电流传给所述底层控制板；

所述底层控制板包括FPGA(现场可编程门阵列)，该FPGA对所述直流电压和三相电流预处理后通过所述主控制器传给所述上位机，并通过所述主控制器接收上位机的指令，生成PWM信号给各个驱动电路。

上述的应用于风电变流器的智能PEBB模块化结构中，所述驱动电路采集IGBT参数传给所述底层控制板，经所述FPGA预处理后通过所述主控制器传给所述上位机。

上述的应用于风电变流器的智能PEBB模块化结构中，所述IGBT参数包括IGBT的电压、电流、温度信号。

上述的应用于风电变流器的智能PEBB模块化结构中，所述底层控制板通过高速串行通信接口与所述主控制器相接。

上述的应用于风电变流器的智能PEBB模块化结构中，每个IGBT模块包括三个并联的IGBT半桥电路。

本发明之二的多个智能PEBB模块化结构相互并联的结构，所述智能PEBB模块化结构包括功率接口和高速串行通信接口，多个所述智能PEBB模块化结构各自的功率接口分别相接，各自的高速串行通信接口与所述主控制器连接。

本发明之三的智能PEBB模块化结构的外形结构，包括箱体以及设置在箱体左右两侧的滑道，

所述箱体的顶面、底面和右侧面均设置为冷却装置；

所述三个IGBT模块分别紧贴三个冷却装置的内壁设置，所述三个驱动电路分别紧贴各自对应的IGBT模块设置；

所述底层控制板紧贴所述箱体左侧面的内壁设置；

所述辅助电源紧贴所述箱体左侧面的外壁设置。