用于转换交流电的转换器系统和方法_3

文档序号:9202346阅读:来源:国知局
0039]按照本发明的一种实施方式,第一转换器被构造用于基于第一组线圈中的电流确定发电机的估计的第一转子位置,其中第二转换器被构造用于基于第二组线圈中的电流确定发电机的估计的第二转子位置。
[0040]基于电流(尤其是对应于三相的三个电流)的估计可以通过不同的、如在现有技术中(例如US 6 163 127)已知的方法来进行。因此,可以使用传统方法来实现转换器系统。
[0041]按照本发明的一种实施方式,第一组线圈和/或第二组线圈分别具有至少三个线圈群,所述线圈群围绕发电机的齿缠绕并且彼此电绝缘。第一组线圈和第二组线圈可以围绕发电机定子的齿缠绕。可以使用不同的缠绕方法。第一组线圈可以通过三个电导体从发电机中被引出,所述三个电导体与或者可以与第一转换器的发电机侧的部件的三个电输入端子相连接。
[0042]按照本发明的一种实施方式,第一组线圈在发电机的环周方向上与第二组线圈重叠地缠绕。
[0043]由此,线圈配置的多样性可以得到支持。
[0044]按照本发明的一种实施方式,构造转换器系统,其中通过将栅极驱动信号、尤其是脉宽调制信号输送给第一和/或第二功率晶体管的栅极来控制第一和/第二功率晶体管。栅极驱动信号的控制或产生可以分别通过(用于第一转换器的)第一控制系统和(用于第二转换器的)第二控制系统来执行。
[0045]按照本发明的一种实施方式,提供了一种风力涡轮机,其具有带有转子叶片的转子、可由转子驱动的发电机、和按照上述实施方式之一的转换器系统。
[0046]应当注意的是:单独地、或者以任意组合地结合按照本发明的实施方式之一的转换器系统所描述、提及、阐述或提供的特征也可以单独地、或者以任意组合被用于或者提供给按照本发明的实施方式的用于将可变频率的交流电转换成恒定频率的交流电的方法。
[0047]按照本发明的一种实施方式,提供了一种用于将可变频率的交流电转换成恒定频率的交流电的方法,其中该方法具有:借助与发电机的第一组线圈电连接的第一转换器确定发电机的估计的第一转子位置,基于估计的第一转子位置控制被包含在第一转换器中的第一功率晶体管以便转换交流电,由与发电机的第二组线圈电连接的第二转换器从第一转换器接收发电机的估计的第一转子位置,并且基于估计的第一转子位置控制被包含在第二转换器中的第二功率晶体管以便转换交流电。
[0048]本发明的另外的优点和特征从当前优选实施方式的下面的示例性的描述中得到。本申请的附图的各个图应该仅仅视为示意性的并且不严格按照比例的。
【附图说明】
[0049]该图示意性示出风力涡轮机,其包括按照本发明的一种实施方式的转换器系统。
【具体实施方式】
[0050]该图示意性描述了风力涡轮机100,其包括按照本发明的一种实施方式的转换器系统101。其涉及无柄的直接驱动的风力设备。发电机的转子直接由经由主轴承连接的转子103 (翼105和轮毂)驱动。发电机的转子装备有永磁体并且包围发电机的定子。
[0051]涡轮机100包括转子103,在该转子上安装有多个轮叶或者转子叶片105。转子103在发电机107内部旋转,该发电机具有未图示的定子,第一组线圈109和第二组线圈111围绕该定子缠绕,所述两个组线圈在图中仅仅示意性地被表示。第一组线圈109和第二组线圈111可以重叠地(在环周方向上)或者不重叠地布置在发电机107的定子内部。
[0052]由第一组线圈109引出的电导体113、115和117从发电机107中引出来,所述电导体将三个电相U、V和W输送给第一转换器119。由发电机107内的第二组电线圈111,电导体121、123和125相应地将三个相X、Y和Z输送给第二转换器127。
[0053]转换器系统101包括第一转换器119和第二转换器127,在第一组线圈109中产生或者在第二组线圈111中产生的能量电流借助第一转换器119或第二转换器127被转化为以下能量电流,即该能量电流具有相129、131、以及133和三个相135、137以及139,所述相最终被输送给耗电网141。
[0054]第一转换器119包括第一控制系统143,该第一控制系统接收电流信号iw、iv、iu,所述电流信号代表在第一组线圈109内部的电流的高度。基于所测量的电流iw、iv、iu,第一转换器119的第一控制系统143估算估计的第一转子位置145,该第一转子位置由第一转换器119输出并且被输送给第二转换器127的第二控制系统147。尤其是,第一转换器119在第一运行模式中将估计的第一转子位置145输出给第二转换器127,该第二转换器接收估计的第一转子位置145。在第一运行模式中,第一控制系统143基于估计的第一转子位置145产生控制栅极信号149,并且将该控制信号149输送给转换器119的发电机侧的部件151,尤其是输送给在该图中所示的第一功率晶体管153。另外的控制信号152被输送给耗电网侧的部件155 (也被称为逆变器)。同样,所述相129、131、133的电流或电压的输出相或测量信号被输送给第一控制系统143,以便也采用输出相129、131、133来确定控制信号149和/或152。此外,第一控制系统143还获得外部的信号P*、n*,所述外部的信号例如可以代表或者可以由其导出在输出相129、131、133中的有功功率、无功功率、电压、电流。在发电机侧的部件151和耗电网侧的部件155之间,第一转换器119包括电容器158。
[0055]第二转换器127物理上与第一转换器119相同地构建和构造并且也包括发电机侧的部件157 (也称为整流器)、电容器159和耗电网侧的部件161 (也称为逆变器)。
[0056]在第一运行模式中,第一转换器119确定估计的第一转子位置145并且基于估计的第一转子位置145控制第一功率晶体管153。在其第一运行模式中,第二转换器127接收估计的第一转子位置145并且就其而言基于估计的第一转子位置145控制(在整流器157内部的)第二功率晶体管163。
[0057]而在第二运行模式中,第二转换器127基于对应于相121、123、125的测量电流的三个相电流iz、iy、ix确定估计的第二转子位置165。在该第二运行模式中,第二转换器127基于估计的第二转子位置165控制在整流器157内的第二功率晶体管163。当第二转换器127探测到没有接收到代表估计的第一转子位置的信号145,尤其是没有接收到从第一转换器119所输出的信号时,第二转换器127可以进入到该第二运行模式中(例如以自动方式)。
[0058]在第二运行模式中,第一转换器119可以被构造用于接收由第二转换器127输出的估计的第二转子位置165并且基于估计的第二转子位置来控制第一功率晶体管153。代替地,第一转换器119可以在其第二运行状态中与在其第一运行状态中类似地基于估计的第一转子位置145控制第一功率晶体管153。
[0059]在第二转换器127的第三运行模式中,第二转换器127不仅基于线圈电流iz、iy、ix确定估计的第二转子位置165,而且第二转换器127接收来自第一转换器119的估计的第一转子位置145。基于估计的第一转子位置145以及基于估计的第二转子位置165,第二转换器127控制第二功率晶体管163,也即产生用于第二功率晶体管163的栅极的相应栅极驱动信号。在第三运行模式中,第一转换器119也可以被构造用于基于估计的第一转子位置145以及基于从第二转换器127接收的估计的第二转子位置165来确定栅极驱动信号149。
[0060]在第三运行模式中,第二转换器127例如可以将从第一转换器接收的估计的第一转子位置145与自己确定的第二估计的
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