[发明专利]功率模块及其并联装置、变流器以及控制方法

说明书

本发明实施例提供了一种功率模块及其并联装置、变流器以及控制方法，其中，功率模块包括一个及以上IGBT单元以及与IGBT单元连接的控制单元，控制单元连接输入光纤和输出光纤，输入光纤用于接收来自上游功率模块的光信号，输出光纤用于向下游功率模块输出光信号；控制单元，用于根据监测到的IGBT单元的运行状态和/或输入光纤中的光信号的状态，控制向输出光纤中输出的光信号的状态和/或控制IGBT单元的运行状态。以此，可将当前功率模块、上游功率模块的运行状态(尤其是故障状态)，通过输出光纤及时传递给下游功率模块，以实现对其他功率模块的及时保护，保证其他功率模块的安全运行。

技术领域

本发明涉及风力发电领域，尤其涉及一种功率模块及其并联装置、变流器以及控制方法。

背景技术

在风力发电设备中，风电变流器是不可缺少的能量转换单元，其功能是将风机在自然风的作用下发出电压频率、幅值不稳定的电能转换为频率、幅值稳定、符合电网要求的电能后并入电网。风电变流器，主要包括功率模块和变流器控制器，其中，功率模块是风电变流器的核心功率部件，其主要是通过内部控制单元来驱动功率半导体器件IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)单元的开关来完成风电变流器的逆变、整流、制动等功能；而变流器控制器，则用于控制功率模块。

随着风电变流器功率等级的提高以及功率模块单体容量的限制，需要将多个功率模块的功率输出并联起来形成并联功率模块，以满足风电变流器的功率需求。

在现有技术中，各个功率模块通过光纤与变流器控制器连接，如果功率模块没有故障，则向变流器控制器正常发送光信号，也就是说光纤中有光，而当出现故障时，就停止光信号传输。

现有技术的模式中，如果功率模块发生故障会先通过光纤通知变流器控制器，变流器控制器本身处理大量的控制任务，当发现功率模块发生故障时，需要一定的处理时间，并且还需要通过与功率模块的通信线路通知其他功率模块或者对其他功率模块发送控制信号。在这样的机制下，必然存在一定的时间延迟，一旦出现紧急故障，变流器控制器无法及时通知全部功率模块，可能会导致在某一功率模块出现紧急故障的情况下，不能及时对其他功率模块采取保护措施的问题，进而影响整个并联功率模块的安全运行；另一方面，只要发生故障都采用一样的保护措施，没有对故障类型进行区分，更没有针对不同故障类型而执行不同的保护措施，也就是说，上述保护机制较为粗略且不具针对性。

发明内容

本发明提供了一种功率模块及其并联装置、变流器以及控制方法，可对功率模块的运行状态进行及时传递，提高功率模块的安全性。

为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供了一种功率模块，包括：一个及以上IGBT单元以及与所述IGBT单元连接的控制单元，

所述控制单元连接输入光纤和输出光纤，所述输入光纤用于接收来自上游功率模块的光信号，所述输出光纤用于向下游功率模块输出光信号，

所述控制单元，用于对所述IGBT单元的运行状态进行监测，并根据所述IGBT单元的运行状态和/或所述输入光纤中的光信号的状态，控制向所述输出光纤中输出的光信号的状态和/或控制所述IGBT单元的运行状态。

所述控制单元通过上行光纤和下行光纤连接于变流器控制器，所述控制单元，还用于通过所述上行光纤向所述变流器控制器发送包含所述IGBT单元的故障状态信息的上行光信号，以及通过所述下行光纤接收来自所述变流器控制器的包含对IGBT单元的脉冲控制信号的下行光信号，并根据所述脉冲控制信号对所述IGBT单元进行驱动控制。

第二方面，提供了一种功率模块的并联装置，包括第一方面中的功率模块，所述多个功率模块的功率输出端并联连接，所述多个功率模块中的控制单元通过光纤依次连接，形成光纤环路，且上游功率模块的输出光纤作为下游功率模块的输入光纤。