专利名称：一种风力发电并网变流器功率控制无冲击并网装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种风カ发电并网装置，更具体的说，尤其涉及ー种风カ发电并网变流器功率控制无冲击并网装置。
背景技术：
目前，在发电机的并网控制中，是通过采用全功率型直驱式变流器来实现的。在全功率型直驱式变流器的控制下，风カ发电机产生的电能经过整流、逆变之后直接输入到电网中，其会将发电机产生的电能原封不动地全部送给电网，这就容易对输出接触器、断路器及网侧设备的产生电流冲击，严重影响设备和电网运行的安全性。因此，急需ー种对电网和 设备不造成危害、不产生冲击的并网装置。
发明内容本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种风カ发电并网变流器功率控制无冲击并网装置。本实用新型的风カ发电并网变流器功率控制无冲击并网装置，包括与风カ发电机的输出端相连接的整流器、实现升压功能的斩波器以及具有逆变功能的功率単元模块，功率单元模块的输出端与电网相连接；其特别之处在于还包括具有信号采集、数据处理和控制信号输出功能的变流器控制器，该变流器控制器的信号采集端与整流器的信号采集端、电网的信号采集端均相连接，变流器控制器的输出控制端与斩波器的控制端和功率单元模块的控制端均相连接；整流器的信号采集端用于采集电压大小信号，电网的信号采集端用于采集正弦交流电的相位和幅值。整流器把风カ发电机输出的交流电变为直流电，以便进行斩波升压、逆变。斩波器根据变流器控制器的控制信号，来控制斩波器输出的电压；功率単元模块具有逆变和功率控制的作用。变流器控制器根据电网电压取得同步信号，根据取得相位关系产生标准的正弦波，正弦波的幅值由逆变器电压和电网电压幅值变化決定。变流器控制器生成的正弦波作为功率単元模块的给定信号，闭环控制输出信号跟随给定信号，从而控制输出功率。功率单元模块在变流器控制器的控制下，既产生与电网信号相位一致的交流信号，并将其输入到电网中，也控制产生的并网信号的功率大小，避免对电网和设备造成冲击的同时，也最大限度地利用风カ产生的电能。为使功率控制做到连续，逆变单元模块逐个投入，实现对风电变流器并网功率进行实时控制。本实用新型的风カ发电并网变流器功率控制无冲击并网装置，还包括用于对风力发电机的转速和扭矩信号进行采集的上位机，该上位机的输出端与变流器控制器的输入端相连接。风カ发电机的扭矩和转速反应出产生的电能大小，与功率单元模块的控制信号有关。本实用新型的风カ发电并网变流器功率控制无冲击并网装置，所述整流器的输出端与斩波器的输入端相连接，斩波器的输出端与功率单元模块的输入端相连接；功率単元模块在斩波器和变流器控制器的共同作用下向电网中输入正弦交流电。本实用新型的风カ发电并网变流器功率控制无冲击并网装置，所述的变流器控制器由微控制器芯片以及外围模块电路组成。本实用新型的有益效果是本实用新型根据电网电压信号产生标准的正弦波，且正弦波的幅值与整流器输出母线电压和电网电压幅值有关，来控制功率単元模块向电网侧输入能量；即使风力发电机的输出有较大的波动，也不会将波动信号输入到电网中，有效地避免了对输出接触器、断路器及电网侧设备的冲击，保证了风カ发电并网的安全运行；可谓实现了真正意义上的功率连续的、无冲击的并网。通过对风力发电机的转速和扭矩信号的測量，可使得功率控制更加精准。
图I为本实用新型的无冲击并网装置的原理图。图中I上位机，2整流器，3斩波器，4功率単元模块，5电网，6变流器控制器，7风カ发电机。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型作进ー步说明。如图I所示，给出了本实用新型的无冲击并网装置的电路原理图，其包括风カ发电机7、上位机I、整流器2、斩波器3、功率単元模块4、变流器控制器6 ;风力发电机7用于将风能转化为电能，电能输出端与整流器2的输入端相连接；上位机I对风カ发电机7的转速和扭矩进行检测并将其输入到变流器控制器6中。整流器2用于将输出的交流电转化为直流，其可采用ニ极管进行整流；整流器2的输出端与斩波器3的输入端，斩波器3实现斩波升压作用，采用典型的boost升压电路即可。功率単元模块4的输入与斩波器3的输出相连接，实现功率可控下的逆变作用，将整流、升压后的电能可控地输入到电网中。变流器控制器6具有信号采集、数据处理以及控制信号输出的作用，变流器控制器6通过整流器2的信号采集端检测直流母线电压的大小，通过电网的信号采集端检测电网电压的相位、幅值。变流器控制器6通过电网电压的相位生成标准的正弦波，将其作为控制功率単元模块4的控制信号，且正弦波控制信号的幅值由直流母线电压和电网电压幅值变化決定。通过检测风カ发电机7的转速和扭矩，可有效地表征出风力点发电机的发状态。其中，对功率単元模块4的控制可采用闭环的形式，产生的正弦波作为电流闭环的给定信号，闭环控制输出信号跟随给定信号，从而控制输出功率；为使功率控制做到连续，逆变单元依次投入。本实用新型根据产生的标准的正弦波，来控制功率单元模块向电网侧输入能量，避免了对输出接触器、断路器及电网侧设备的冲击，保证了风カ发电并网的安全运行；可谓实现了真正意义上的功率连续的、无冲击的并网，具有广阔的应用前景和应用推广价值。
权利要求1.一种风カ发电并网变流器功率控制无冲击并网装置，包括与风カ发电机(7)的输出端相连接的整流器(2)、实现升压功能的斩波器(3)以及具有逆变功能的功率単元模块(4)，功率单元模块的输出端与电网(5)相连接；其特征在于还包括具有信号采集、数据处理和控制信号输出功能的变流器控制器(6)，该变流器控制器的信号采集端与整流器的信号采集端、电网的信号采集端均相连接，变流器控制器的输出控制端与斩波器的控制端和功率单元模块的控制端均相连接；整流器的信号采集端用于采集电压大小信号，电网的信号采集端用于采集正弦交流电的相位和幅值。
2.根据权利要求I所述的风力发电并网变流器功率控制无冲击并网装置，其特征在于还包括用于对风力发电机(7)的转速和扭矩信号进行采集的上位机(I )，该上位机的输出端与变流器控制器的输入端相连接。
3.根据权利要求I或2所述的风力发电并网变流器功率控制无冲击并网装置，其特征在于所述整流器(2)的输出端与斩波器(3)的输入端相连接，斩波器的输出端与功率单元模块(4)的输入端相连接；功率单元模块在斩波器和变流器控制器的共同作用下向电网(5)中输入正弦交流电。
4.根据权利要求I或2所述的风力发电并网变流器功率控制无冲击并网装置，其特征在于所述的变流器控制器(6)由微控制器芯片以及外围模块电路组成。
专利摘要本实用新型的风力发电并网变流器功率控制无冲击并网装置，包括整流器、斩波器和功率单元模块，功率单元模块的输出端与电网相连接；特征在于还包括变流器控制器，该变流器控制器的信号采集端与整流器的信号采集端、电网的信号采集端均相连接，变流器控制器的输出控制端与斩波器的控制端和功率单元模块的控制端均相连接。本实用新型根据电网电压产生标准的正弦波，来控制功率单元模块向电网侧输入能量，即使风力发电输出有较大的波动，也不会将其输入到电网中，避免了对输出接触器、断路器及电网侧设备的冲击，保证了风力发电并网的安全运行；可谓实现了真正意义上的功率连续的、无冲击的并网，具有广阔的应用前景和应用推广价值。
文档编号H02J3/38GK202444283SQ201220080788
公开日2012年9月19日 申请日期2012年3月7日 优先权日2012年3月7日
发明者徐春红, 曹广芹 申请人:山东新风光电子科技发展有限公司