[发明专利]具有可重新配置的功率流的功率转换系统

说明书

根据一些方面，提供了一种用于对由发电机产生的电功率进行转换的功率转换系统。所述功率转换系统包括：至少一个第一功率转换器，其被配置为将来自所述发电机的交流电转换为直流电；至少一个第二功率转换器，其被配置为将所述直流电转换为交流电；以及至少一个控制器，其被配置为重新配置所述至少一个第一功率转换器以将直流电转换为交流电和/或重新配置所述至少一个第二功率转换器以将交流电转换为直流电。

技术领域

本文所描述的技术总体上涉及将由发电机产生的电功率转换为适用于配送或其它用途的AC功率。这种技术例如可以用于将由风力涡轮发电机产生的电功率转换为可以被提供给电网的AC功率。

背景技术

现代工业世界每天都需要大量的电功率。为了产生电功率，设计并制造了发电机以将能量从另一种形式转换为电能。感兴趣的是用于驱动发电机的可再生能源，并且存在通过将机械能(例如，来自自然资源或可再生资源)转换为电能来产生电能的一类发电机。例如，风力涡轮发电机被设计为响应于涡轮叶片的机械旋转而产生电功率，该涡轮叶片采集风能并且该涡轮叶片机械地耦合到驱动发电机的转子以产生电功率的旋转轴。

存在被设计为通过磁耦合将机械旋转转换为电功率的各种类型的发电机，所述磁耦合响应于变化的磁场而产生电流。这种发电机的示例包括同步发电机和感应发电机。同步发电机的一个示例是永磁发电机。永磁发电机使用转子上的永磁体来产生变化的磁场。同步发电机的另一个示例是励磁发电机。励磁发电机使用通过转子上的导体而建立的电流来产生变化的磁场。在同步发电机中，由转子产生的变化的磁场使定子上的导体产生电流。在感应发电机(例如，双馈感应发电机或DFIG)中，使用磁场在转子中感生涡电流，并且转子的旋转产生了在定子绕组中感生电流的旋转的磁场。风力涡轮发电机中使用的同步发电机和感应发电机通常产生交流(AC)电压和电流(即，AC功率)。

可以将由风力涡轮发电机产生的功率提供给电力网，或者存储由风力涡轮发电机产生的功率。电力网(下文中也被称为“电网”)通常将AC功率提供给消费者，例如区域或地理地区中的工厂和/或多个消费者。电网可以从一个或多个风力涡轮机和/或其它来源(例如，燃煤发电的发电机)接收功率，并且将功率配送给可能相对地方性的最终消费者，或者可以在相对大的地理地域或区域内配送功率。如此，可能需要电网根据相对于(其它规范中的)可接受的电压电平和频率而言大体上严格的规范来进行操作，并且经常由为特定区域建立的电网准则来调整电网。由风力涡轮发电机产生的AC功率通常不能被直接提供给电网，因为由风力涡轮发电机本身产生的电压通常是幅度和频率可变的并且没有修改，因此由风力涡轮发电机本身产生的电压不可能满足要向其提供电功率的电力网的规范。

为了解决这个问题，电力电子设备通常用于将由风力涡轮发电机产生的AC功率转换为适用于电力网并且是电力网所期望的AC功率。在典型设计中，电力电子设备包括用于将来自风力涡轮机的AC功率转换为直流(DC)电压的交流到直流(AC/DC)转换模块、以及用于将DC功率转换为适用于风力涡轮机向其供电的电网的AC功率的直流到交流(DC/AC)转换模块。这种电力电子设备可以被实施为风力涡轮机内的或者作为风力涡轮机的部分的功率转换器，并且可以在其输入处耦合到风力涡轮发电机，并且可以被配置为在其输出处耦合到电网(例如，通过输出衰减器(output pad)和/或变压器。

发明内容

一些实施例包括用于对由发电机产生的电功率进行转换的功率转换系统，该功率转换系统包括：至少一个第一功率转换器，其被配置为将来自发电机的交流电转换为直流电；至少一个第二功率转换器，其被配置为将直流电转换为交流电；以及至少一个控制器，其被配置为重新配置所述至少一个第一功率转换器以将直流电转换为交流电和/或被配置为重新配置所述至少一个第二功率转换器以将交流电转换为直流电。