专利名称：集成风力涡轮机的控制器和逆变器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于发电的方法和装置，并且具体地，本发明涉及主要由风力涡轮机
使用的用于控制发电的方法和装置。 本发明已经被开发，其主要用于产生小于20， 000瓦特功率的风力涡轮机装置。然 而，将了解到，本发明不局限于该额定功率或特殊的使用领域。
背景技术：
在整个说明书中，对现有技术的任何讨论不应该被认为是承认这种现有技术是众 所周知的或者这种现有技术形成了本领域中的公知常识的部分。特别地，在整个说明书中 引用的参考资料不应该被认为是承认这种技术是现有技术、众所周知的或形成了本领域中 的公知常识的部分。 标准的三相交流(AC)电机驱动电路，所述电路通常由作为集成模块获得的电力 电子元件组成。很多电力电子制造商(例如Semikron、 EUPEC)也生产定制的栅极驱动电 路(用于通断(switching)逆变器电力开关)，以适应他们的集成功率模块。的确，如果一 个人想通过使用这些元件来产生他们自己的驱动器，那么问题可被简化为设计驱动电力电 子栅极驱动电路的控制器。 在用于低功率的风力涡轮机发电的装置中，用于将机械能源转换为电力的标准方 法是使用涡轮机来驱动永磁或感应发电机(generator)。该发电机提供电池充电器电路并 且ac电功率是通过使用分离的逆变器电路从这些电池中获得的。电池充电器和逆变器电 路需要分离的dc/dc转换级，这增加了与这种类型的系统相关联的成本和功率损失。与风 力涡轮机有关的术语"低功率"通常是与产生小于20， 000瓦特电功率的装置相关联的。
电池充电器电路、电池和ac发电电路的分离成本高且效率低。对于低功耗应用特 别是这种情况。
本发明的目的 本发明的目的是克服或改善现有技术的缺点中的至少一个，或者提供有用的替 换。 在本发明的优选形式中，本发明的目的是提供由低功率风力涡轮机使用的用于发 电的低成本的可替换的装置。
发明内容
根据本发明，其提供了一种发电的方法，该方法包括如下步骤 (a)接收交流形式的功率； (b)将所述交流功率整流为直流功率； (c)控制所述直流功率以产生受控的直流功率；禾口 (d)将所述近似恒定的直流功率进行逆变以产生交流电。 优选地，该方法包括如下步骤将制动电阻应用于受控的直流功率。更优选地，该方法包括如下步骤通过双向的直流至直流转换器存储或供应受控的直流功率，其中双向 的直流至直流转换器的两个端口分别连接于这些电池和受控的直流功率。最优选地，该方 法包括如下步骤对产生的交流电进行滤波。
优选地，该方法被用作风力涡轮机的控制器。
根据本发明的另一方面，其提供了电力发电机装置，该电力发电机装置包括 发电工具(means); 耦合于所述发电工具的整流器模块； 耦合于所述整流器模块的升压转换器模块；禾口 耦合于所述升压转换器模块的单相逆变器模块。 优选地，升压转换器模块是由电机驱动电路的动态制动部分构成的。更优选地，单 相逆变器模块是由标准电机驱动逆变器电路构成的。 优选地，该装置还包括制动电阻。更优选地，制动电阻被耦合于标准电机驱动逆变 器电路。 优选地，该装置还包括输出滤波器。 根据本发明的另一方面，它被提供了电力发电机(electrical powergenerator)
装置，该装置包括 发电工具； 整流器模块； 直流控制器模块；禾口 逆变器模块； 其中所述发电工具被耦合于所述整流器模块并且被配置为以输入交流电的方式 向所述整流器模块供电；其中所述整流器模块被耦合于所述直流控制器模块并且被配置为 将所述输入交流电转换为未调节的直流电；其中所述直流控制器模块被耦合于所述逆变器 模块并且被配置为将所述未调节的直流电转换为调节的直流电；其中所述逆变器模块被配 置为将所述调节的直流电转换为调节的交流电。 优选地，该装置模块实质上包括标准的交流电机驱动模块。 优选地，该装置由风力涡轮机产生功率。更优选地，发电工具是感应发电机。 通过重新配置标准AC电机驱动电力电子模块，集成的风力涡轮机的控制器可被
构造，其中电池充电器和逆变器的功能被结合以减少对在系统和相关联的元件中包含一个
dc至dc转换级的需要。在并网(grid connected)风力涡轮机中，对电池的需要也可被消除。
现在参照随附的附图，仅仅通过实施例来描述优选的实施方式，其中 图1示出了发电装置的实施方式的方框图； 图2示出了具有电池的发电装置的实施方式的方框图； 图3示出了发电装置的实施方式的包括电子元件的电路示意图； 图4示出了用于控制发电装置的计算机装置； 图5示出了用于产生控制信号的升压转换器控制器的方框 图6示出了用于产生控制信号的逆变器控制器的方框图；禾口
图7示出了用于产生控制信号的制动电阻控制器的方框图。
发明的优选实施方式 新的发电装置可通过选择通常用作集成模块的标准AC电机驱动电路、增加一些额外元件和应用合适的重新配置而被构造。此外，发电装置可被构造以使在无需在系统和相关联的元件中包含一个dc至dc转换级的情况下将电池充电器和逆变器的功能结合。在并网风力涡轮机中，对电池的需要也可被消除。 优选的实施方式使用具有定制的控制器的标准AC电机驱动电路以作为风力涡轮机使用的低成本发电装置来操作。优选的实施方式使用从第三方电力电子产品或驱动器制造商获得的标准AC电机驱动电力电子产品和栅极驱动电路。本领域相关技术人员将了解到，该相同的发电装置可由离散的元件或电力电子元件的其它源构造。 图1示出了发电装置100的实施方式的方框图，其包括感应发电机110、激励电容器120、具有滤波器131的整流器130、升压转换器140、具有制动电阻电路151的逆变器150和输出滤波器160。感应发电机110可为自激的，其需要激励电容器120。激励电容器120是可选的，例如当感应发电机110利用永磁进行激励时。感应发电机110产生未调节的三相AC功率115。与三相AC功率115相关联的电压和频率随着系统变量而改变，系统变量包括风速和系统负载。三相AC功率115被传递到整流器130和滤波器131以产生未调节的DC功率。未调节的DC功率通过升压转换器140被调节以产生受控的DC功率145。升压转换器140被配置为控制输出的直流功率145以使时间间隔内的平均DC电压几乎恒定。受控的DC功率145被进一步应用于逆变器150以产生受控的单相AC功率。当风力涡轮机功率超出负载功率要求时，制动电阻电路151帮助管理功率流。 制动电路151具有多种功能，其包括提供用于功率匹配的可控负载和用于确保当输出负载小时升压转换器处于连续导通模式(conti皿ousconduction mode)的机制。在风力过大的情况下，不同的机电制动被用于使风力涡轮机停止或减速。受控的单相AC功率可选择地应用于输出滤波器160。输出滤波器160对来自于逆变器产生的电压输出的谐波分量进行衰减。 图2示出了具有电池的发电装置200的实施方式的方框图。该方框图显示双向DC-DC转换器270和电池271可在升压转换器140的输出端上连接于受控的直流功率145。可选择地，只要这些电池被配置为支持合适的电压，那么它们可直接连接于该点，通常是以串联的方式连接于该点。 现在将更详细地讨论在构造发电装置的实施方式中使用的电子元件和这些电子
元件的操作。与标准驱动电力电子和栅极驱动电路的关联也将被强调。发电装置的构造利
用了标准ac电机驱动中的标准电力电子元件，其包括整流器、动态制动电路和逆变器。在
低额定功率的情况下，这些元件是作为集成模块从半导体制造商处以最低的成本购买的。
建议重新配置这些标准电路以形成发电控制系统。重新配置的电路实现了与常用的电池充
电器和逆变器组合相同的功能，但是重新配置的电路具有显著的成本优势。 图3示出了发电装置300的实施方式的元件电路图，其中该实施方式使用与先前
的实施方式可替换的编号。现在，该实施方式的元件构造和功能将被详细讨论。 感应发电机
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风力涡轮机机械地驱动作为三相AC功率的发电机操作的三相感应发电机310。三 相AC功率的幅度和频率取决于感应发电机转子的旋转速度、风况和负载条件。感应发电机 可需要激励电容器320。激励电容器通常由三个以wye(或星型)配置连接在发电机终端处 的电容器组成，从而允许发电机当涡轮机达到合适的旋转速度时进行自激。激励电容器并 不总是必要的，例如当感应发电机被永磁发电机替换时。
整流器和滤波器 整流器和滤波器330包括三相桥式整流器331和电容式滤波器332。整流器331 将发电机终端处的具有变化的幅度和变化的频率的AC电压转换为具有变化的幅度的DC电 压。滤波器332被包括在整流器输出端上以将整流器电路的输出中的纹波电压减小至合适 的水平。在电机驱动电路中，电容器作为标准被使用，但是串联的"浪涌(inrush)"电阻与 这些电容器一起减小当输入电压被突然应用时出现的大电流。在该应用中，发电机的电压 是逐渐增加的，从而消除了对"浪涌"电阻的需要。
升压转换器 升压转换器340可由标准电机驱动电路的重新配置的动态制动部分构造。标准电 机驱动电路的动态制动部分的剩余元件如图中的341所示。升压转换器340进一步包括电 感器342和电容器343。升压转换器在它的输出端产生受控的("恒定的")DC电压。升压 转换器控制器被用于控制升压转换器的电压输出。输出电压被测量并且通过调节升压转换 器IGBT的开/关速率或占空比而被控制。 升压转换器控制器500调节转换器的DC输出电压。图5以方框图的形式示出了 它的功能。通过执行功率计算510、应用平均值滤波器520和利用功率点跟踪器530执行跟 踪操作，来跟踪功率。设定值(VDe,srtp。int)是通过将额定的DC总线参考340和功率跟踪器的 输出相结合产生的。该内部产生的参考值(VDC,srtp。int)与测量的输出电压(VDC,_ns)进行比 较以产生误差值(VD" OT)。误差值然后被施加到误差补偿放大器550。误差补偿放大器改 进了DC输出电压稳定性以响应于由阵风和突然的负载改变引起的瞬变。然后，补偿的误差 值驱动P丽控制器560以用于升压转换器IGBT栅极驱动。 升压转换器控制器也能够在给定的风况下跟踪风力涡轮机的最大功率工作点。 在功率计算器510中，涡轮机的瞬时输出功率是通过计算测量的升压转换器输出电压 (VDC,means)和电流(IDC,means)的乘积被测量的。该值是在平均值滤波器520中被时间平均。 功率点跟踪器530算法以定时间隔逐渐地(incrementally)调节升压转换器的输出电压， 同时观察平均功率的变化。如果功率被增加，那么增量变化被保持。如果功率被减小，那么 下一个时间间隔的变化是相反的，该方法允许风力涡轮机的最大功率工作点被跟踪。功率 点跟踪算法的结果是升压转换器的输出电压可在它的额定值附近改变。该电压变化在逆变 器控制中被补偿以使AC输出保持被调节为恒定幅度。 在功率点跟踪器530中，最大功率点跟踪功能的操作也通过对制动电路的模拟参 考(analog reference) (VBK,Mf)被调制。制动功能在短期内立即工作以平衡涡轮机与逆变 器输出功率之间的差别。如果制动电路正在工作，那么它也将在更长的时间段内给功率点 跟踪算法发信号以将涡轮机工作点从最佳点处移开，从而最终以这种方式实现功率平衡。
逆变器 单相AC逆变器350和制动电路351是部分地由标准电机驱动逆变器电路352构造的。标准电机驱动逆变器电路的两条引线被用于形成H桥式逆变器，该H桥式逆变器产
生具有固定幅度和频率的单相AC输出，然后单相AC输出由LC滤波器360滤波。 可选择地，电机驱动逆变器电路的三条引线被配置为用于三相并网的三相逆变器。 图6以方框图的形式示出了逆变器控制器600。逆变器控制器产生栅极信号以控 制形成逆变器H桥的四个绝缘栅双极晶体管(IGBT)的通断。逆变器控制器通过比较被测
量的输出电压(VAC,meas)和内部产生的参考值(VAC,setp。int)以产生误差值(V仏err。r)，从而调节
逆变器的输出电压。然后，该误差值被施加到补偿误差放大器610。补偿误差放大器改进输 出电压的稳定性以响应于瞬时负载。被补偿的误差值驱动P丽控制器630，P丽控制器630 产生栅极驱动信号(Vgate,KBT)。 如果逆变器被连接于电网，那么额外的功能被添加至逆变器控制器，如图6所示。 通过实施例的方式，电网接入(grid co皿ection)660的功能可包括功率计算器630和比 例-积分(PI)控制器640。功率计算器630根据被测的AC输出电压(VAC,_S)和电流(IAC,mJ 之间的幅度和相位的关系计算输送至电网的功率。这个值与在升压转换器控制器中计算出 的由涡轮机产生的功率(Pturbine)进行比较以产生误差值。这个误差值驱动比例-积分(PI) 控制器640，这改变了 AC设定点的幅度和相位以使所有的涡轮机功率被传输至电网。
制动电阻 制动电阻电路351是通过将电阻放置在标准电机驱动逆变器电路352的剩余引线 上而被构造的，如图所示。该制动电阻电路具有多种功能。在结合的电池的电力负载与连接 于控制器的外部负载小于由风力涡轮机产生的功率的情况下，它提供用于功率匹配的可控 负载。它还提供了用于确保当输出负载小时使升压转换器维持在连续导通模式下的机制。 在风力过大的情况下，分离的机电制动可被用于停止风力涡轮机。 优选地，制动电阻电路具有等于最大风力涡轮机输出的额定功率。制动电阻控制 器使用脉冲宽度调制(P丽)信号控制逆变器引线中较低的IGBT。逆变器引线中较高的IGBT 未被使用，尽管它的反并联二极管在较低的IGBT截止时未给制动电阻电流提供路径。
图7示出了制动电阻控制器700中的功能模块。由涡轮机产生的功率(PturbiM)与 逆变器的输出功率(P。utput)之差被馈送给具有限制(limit)的积分器710。该积分器对功 率失配进行积分以产生用于制动电阻的P丽控制器720的模拟参考。积分器的限制被设置 为使得在产生的风力涡轮机功率小于逆变器上的结合的电力输出负载期间，通过将制动电
阻p丽控制器的占空比设置为o，来使制动电阻保持断开。在风力涡轮机输出功率超出电力
负载期间，占空比被增加直到电力输入与输出功率之差被施加到制动电阻为止。
制动电阻控制器也起作用以确保升压转换器始终工作在连续导通模式下。被测量 的升压转换器输出电流(1。"m^J与用于保持连续导通的极限值730进行比较。如果电流 下降到极限值以下，那么另一个值被施加到积分器710，这个值增加了 P丽控制器720的输 入端的值，并且进一步增加了输出制动电阻P丽信号(Vgate,reBT)的占空比。这增加了升压转 换器的输出端上的电力负载并且迫使它返回到连续操作中。当升压转换器电流高于最小值 时，限制器740阻止该电路具有任何作用。 制动电阻控制器在短期内工作以恢复风力涡轮机控制器中的功率不平衡。然后， 功率点跟踪控制器在较长时间内作用以通过如下方法实现功率平衡，即，通过该机制将涡轮机从它的最佳工作点处移开以实现功率平衡。
输出滤波器 LC滤波器360被用于对来自输出的AC波形的开关谐波进行滤波。滤波器中的电 感器也可被用作并网风力涡轮机控制器中的界面阻抗(interface impedance)。本领域相 关技术人员将了解到，可选择的滤波器配置也可被使用。
机电制动控制器 机电制动370可被包含并且通过风力涡轮机控制器的AC功率输出被供电。对于 隔离的风力涡轮机，需要电池储能以向制动打开(brake open)供电。对于并网涡轮机，电 网功率可被用于给制动打开和被移除的电池储能元件供电。 当风力涡轮机被检测将以超出它的额定速度的速度工作时，制动被应用。根据对 感应发电机提供的ac电压的频率测量估计速度。在机械制动被应用的情况下，控制器将周 期地松开制动以测试发电是否可恢复。
软件控制 发电控制的方法进一步要求在软件、硬件或者在两者中执行控制器算法，以实现 有效的发电。升压转换器控制器、逆变器控制器和制动电阻控制器已经在上面被描述并且 分别在图5、图6和图7中被示出。 图4示出了用于控制发电的装置400。用于控制发电的装置400包括处理系统 410、用作输入设备的键盘420、用作输出设备的监控器430和用于传送控制信号的电连接 440。此外，输入可在存储介质上被提供或者经由计算机网络被提供，输入参数可被预配置 或在运行时被输入，输出信号可在监控器上被显示或者通过计算机网络被发送。本领域相 关技术人员将了解到，输入设备或输出设备的替代或组合适合于执行可替代的实施方式。
优选地，处理系统410被配置为监控和控制发电，其包括
(a)测量和控制升压转换器通断信号以维持受控的DC电压；
(b)测量受控的DC电压并控制制动电阻通断信号；
(c)测量输出AC波形并控制逆变器通断信号； (d)测量和控制集成系统运转以使从风力涡轮机传送的功率最大化；禾口
(e)测量风力涡轮机的速度并控制机电制动。 本领域相关技术人员将了解到，该相同的发电装置未被局限于所述的使用领域。 该方法和装置也可被应用于任何其它的发电场景，其包括将机械功率转换为电功率的感 应或永磁发电机(例如水力涡轮机、微涡轮机)。此外，该方法和装置未被局限于所建议 的额定功率，而是可被用于在标准电机驱动电力电子元件可被使用的任何额定功率。
本领域相关技术人员将了解到，相同的发电装置和方法可被使用，在其中，其它方 法被选择以驱动感应电机。本领域相关技术人员将进一步了解到，该相同的发电装置和方 法适合于但绝不局限于这样的应用，即，在其中，驱动感应电机的力不是恒定的并且其结果 必须被适当地控制。 在一个实施方式中，本文所述的方法是可由一个或更多个处理器执行的，该一个 或更多个处理器接受包含一组指令的计算机可读(也被称作机器可读)代码，当处理器中 的一个或更多个执行这些指令时，这些指令实现本文所述的方法中的至少一个。能够(顺 序地或以其它的方式)执行一组指定将被采取的动作的指令的任何处理器被包含。因此，
9一个实施例是包含一个或多个处理器的典型的处理系统。每个处理器可包括CPU、图形处 理单元、可编程的DSP单元中的一个或更多个。处理系统可进一步包括存储子系统，存储子 系统包括主RAM和/或静态RAM和/或R0M。总线子系统可被包含以用于在元件之间进行 通信。处理系统可进一步是具有由网络耦合的处理器的分布式处理系统。如果处理系统需 要显示器，那么如液晶显示器(LCD)或阴极射线管(CRT)显示器的显示器可被包括。如果 需要手动数据输入，那么处理器还包括输入设备，例如如键盘的字母数字输入单元、如鼠 标的指向控制设备等中的一个或更多个。根据上下文了解的并且除非以其它方式明确规 定的，本文使用的术语"存储单元"还包括如磁盘驱动单元的存储系统。在一些配置中，处 理系统可包括声音输出设备和网络接口设备。因此，存储子系统包括计算机可读载体介质， 其携带包括一组指令的计算机可读代码(例如软件)，以当一个或更多个处理器执行这 些指令时使得执行本文所述的方法中的一个或更多个。注意，当该方法包括几个组成部分 (element)，如几个步骤时，除非专门规定，否则未暗示这些组成部分的顺序。该软件可位于 硬盘中，或者在通过计算机系统执行该软件期间，该软件也可完整地或至少部分地位于RAM 和/或处理器中。因此，存储器和处理器也可构成携带计算机可读代码的计算机可读载体 介质。 此外，计算机可读载体介质可形成计算机程序产品或被包含在计算机程序产品 中。 在可选择的实施方式中，一个或更多个处理器作为独立的设备操作或者可被连接 到如以网络连接的方式连接到其他处理器，在联网的部署中， 一个或更多个处理器可以服 务器_客户机网络环境中的服务器或客户机器的能力进行操作，或者作为对等网络环境或 分布式网络环境中的对等机器进行操作。 一个或更多个处理器可形成个人电脑(PC)、平板 PC、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、网络设备、网络路由器、交换机或桥，或 者能够执行一组规定该机器将采取的动作的指令(顺序地或以其它方式的)的任何机器。
注意，虽然图中仅示出了单个处理器和携带计算机可读代码的单个存储器，但是 本领域相关技术人员将了解到，上述元件中的很多都被包含，但是它们未被明显地示出或 描述以不使发明性的方面被混淆。例如，虽然只有单个机器被示出，但是术语"机器"也将 被采用以包括独立地或联合地执行一组(或多组)指令从而执行本文所述的方法中的任意 一个或更多个的机器的集合。 因此，本文所述的方法中的每一个的一个实施方式是携带一组指令的计算机可 读载体介质的形式，例如在一个或多个处理器上执行的计算机程序，例如无论设备是什 么，只要适当，作为设备的一部分的一个或更多个处理器。因此，本领域相关技术人员将了 解到，本发明的实施方式可体现为方法、如专用装置的装置、如数据处理系统的装置，或如
计算机程序产品的计算机可读载体介质。计算机可读载体介质携带包含一组指令的计算机 可读代码，当指令在一个或更多个处理器上被执行时，使一个处理器或一些处理器执行方 法。因此，本发明的方面可具有如下形式方法、完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式 或将软件方面与硬件方面相结合的实施方式。此外，本发明可采取载体介质(例如计算机 可读存储介质上的计算机程序产品)的形式，其携带了在介质中包含的计算机可读程序代 码。
该软件可进一步经由网络接口设备通过网络被传输或接收。当在示例性的实施方
10式中示出的载体介质将为单个介质时，术语"载体介质"应该被理解为包括存储一组或更多 组指令的单个介质或更多个介质(例如集中的数据库或分布式的数据库，和/或相关联的 缓冲存储器和服务器)。术语"载体介质"还应该被理解为包含任何这样的介质，即，其能够 对由这些处理器中的一个或更多个执行的一组指令进行存储、编码或携带，并且其使一个 或更多个处理器执行本发明的方法中的任意一个或更多个。载体介质可具有很多形式，其 包括但不局限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质包括如光盘、磁盘 和磁光盘。易失性介质包括如主存储器的动态存储器。传输介质包括同轴电缆、铜线和光 纤，其包括包含总线子系统的电线。传输介质还可采用声波或光波的形式，例如在无线电 波和红外数据通信期间产生的那些。例如，术语"载体介质"将因此被理解为包括但不局限 于固态存储器、在光介质和磁介质中包含的计算机产品、带有一个或更多个处理器中的至 少一个处理器可检测的传输信号并且表示当被执行时执行方法的一组指令的介质、带有一 个或更多个处理器中的至少一个处理器可检测的传输信号并且表示这组指令的载波、表示 该组指令的传输的信号，和网络中的带有一个或更多个处理器中的至少一个处理器可检测 的传输信号并且表示这组指令的传输介质。 将理解到，在一个实施方式中，所讨论的方法的步骤是通过执行存储在存储器中 的指令的处理系统(即计算机)的适当的处理器(或一些处理器)被执行的。还将理解 到，本发明不局限于任何特殊的执行技术或编程技术，并且本发明可通过使用用于执行本 文所述的功能的任何适当的技术被执行。本发明不局限于任何特殊的编程语言或操作系 统。 解释 在整个说明书中，对"一个实施方式"或"实施方式"的引用意味着与该实施方式 结合描述的特殊部件、结构或特征被包含在本发明的至少一个实施方式中。因此，在整个说 明书的各个地方出现的短语"在一个实施方式中"或"在实施方式中"不必都是指相同的实 施方式，但是可能是指相同的实施方式。此外，在一个或更多个实施方式中，特殊的性质、结 构或特征可以任何适当的方式被结合，对于本领域相关技术人员来说，根据本公开之后这 将是明显的。 同样地，将了解到，在上面的关于本发明的示例性的实施方式的描述中，本发明的 各种性质有时将被聚集在单个实施方式、附图或描述中以精简本公开并帮助理解各种发明 性方面中的一个或更多个。然而，本公开的方法未被解释为反映出这样的意图，即，被要求 权利的发明需要比每个权利要求中明确表述出的性质更多的性质。相反地，如下面的权利 要求反映的，发明性的方法在于少于前面公开的单个实施方式的所有性质。因此，紧接着详 细描述的权利要求特此明确地并入该详细说明中，每个单独的权利要求作为本发明的独立 的实施方式。 此外，虽然本文描述的一些实施方式包含一些性质，但是其它性质被包含在其它 实施方式中，因此不同实施方式的性质的组合意味着属于本发明的范围内，并且形成不同 的实施方式，这将被本领域相关技术人员理解。例如，在下面的权利要求中，被要求权利的 实施方式的任何一项可以任何组合被使用。 此外，在本文中，实施方式中的一些被描述为可由计算机系统的处理器或执行功 能的其它工具执行的方法或方法的组成部分的组合。因此，具有用于实现该方法或该方法的组成部分的必要指令的处理器形成了用于实现该方法或方法的组成部分的工具。此外， 本文描述的装置实施方式的组成部分是这样的工具的实施例，即，其用于实现由组成部分 执行的功能以实现本发明。 在本文提供的描述中，很多具体的细节被阐述。然而，将理解到，在无需这些具体 细节的情况下，本发明的实施方式可被实践。在其它情况下，众所周知的方法、结构和技术 未被详细地示出以不混淆该描述的理解。 如本文所使用的，除非以其它的方式规定用于描述普通对象的序数形容词"第 一"、"第二"、"第三"等的用法，否则它们仅仅指示相同的对象的不同情况正在被阐述，并且 不旨在暗示如此描述的这些对象必须按照时间、空间、排序或任何其它方式处于给定的序 列中。 该说明书中的现有技术的任何讨论绝不应该被理解为承认该现有技术是广泛已 知的、公认的，或形成了本领域中的常识的一部分。 在下面的权利要求和本文的描述中，术语"包括"、"由...组成"或"其包括"中的 任意一个是开放术语，它意味着至少包含紧跟着的元件/性质，但是不排除其它的元件/性 质。因此，当术语"包括"在权利要求中被使用时，它不应该被理解为被限制于后面列出的 工具或元件或步骤。例如，短语"包括A和B的设备"的范围不应被局限于仅仅由元件A和 B组成的设备。本文使用的术语"包含"或"其包含"或"它包含"中的任意一个也是开放术 语，它也意味着至少包含紧跟着的元件/性质，但是不排除其它的。因此，"包括"与"包含" 是同义词并且意味着"包含"。 同样地，将注意到，当术语"耦合"在权利要求中被使用时，它不应该被理解为局限 于仅仅直接连接。术语"耦合"和"连接"以及他们的派生词可被使用。应该理解到，这些 术语不打算作为彼此的同义词。因此，表述"设备A被耦合于设备B"的范围不应该被局限 于这样的设备或系统，B卩，在其中，设备A的输出端被直接连接于设备B的输入端。它意味 着，在A的输出端和B的输入端之间存在路径，它可为包括其它设备或工具的路径。"耦合" 可意味着两个或更多个元件是直接物理接触或电接触，或者两个或更多个元件不是彼此直 接接触而是仍然彼此合作或相互作用。 同样地，应该注意，术语"值"和"信号"包括模拟的浮点和离散幅值或量化的幅值。
此外，值或信号可为时间连续的、时间离散的或采样的。本领域技术人员将认识到，与值或
信号相关联的信息可在表达之间适当地转换以适合于值或信号的源或库。 因此，虽然已经描述了将被认为是本发明的优选实施方式的内容，但是本领域技
术人员将认识到，在不偏离本发明的精神的情况下，可进行其它的更改或进一步的更改，并
且旨在要求所有这些改变和更改都属于本发明的范围。例如，上面给出的任何公式仅仅表
示可被使用的程序。功能可被添加至方框图或者从方框图中删除，并且操作可在方框图中
互换。步骤可被添加至在本发明的范围内描述的方法中，或者步骤可从在本发明的范围内
描述的方法中删除。
权利要求
一种发电的方法，其包括如下步骤(a)接收交流形式的功率；(b)将所述交流功率整流为直流功率；(c)控制所述直流功率以产生受控的直流功率；和(d)将所述近似恒定的直流功率进行逆变以产生交流电。
2. 根据权利要求1所述的发电方法，其还包括如下步骤将制动电阻应用于所述受控的直流功率。
3. 根据权利要求1或权利要求2所述的发电的方法，其还包括如下步骤通过双向直流至直流转换器存储或供应所述受控的直流功率，其中所述双向直流至直流转换器的两个端口分别地连接于电池和所述受控的直流功率。
4. 根据前面的权利要求中的任意一项所述的发电的方法，其还包括如下步骤对所产生的所述交流电进行滤波。
5. 根据前面的权利要求中的任意一项所述的发电的方法，其中将近似恒定的直流进行逆变的所述步骤是直接对所述近似恒定的直流执行的。
6. 根据前面的权利要求中的任意一项所述的发电控制的方法，其用作风力涡轮机控制器。
7. —种发电控制的方法，其在本文中实质上是参考随附的附图和实施例被描述的。
8. —种电力发电机装置，其包括发电工具；整流器模块，其耦合于所述发电工具；升压转换器模块，其耦合于所述整流器模块；禾口单相逆变器模块，其耦合于所述升压转换器模块。
9. 根据权利要求8所述的电力发电机装置，其中所述升压转换器模块是由电机驱动电路的动态制动部分构成的。
10. 根据权利要求8或9所述的电力发电机装置，其中所述单相逆变器模块是由标准电机驱动逆变器电路构成的。
11. 根据权利要求8至10中的任意一项所述的电力发电机装置，其还包括制动电阻。
12. 根据权利要求IO所述的电力发电机装置，其还包括制动电阻，其中所述制动电阻被耦合于所述标准电机驱动逆变器电路。
13. 根据权利要求8至12中的任意一项所述的电力发电机装置，其还包括输出滤波器。
14. 一种发电装置，其包括发电工具；整流器模块；直流控制器模块；禾口逆变器模块；其中所述发电工具被耦合于所述整流器模块并且被配置为以输入交流电的方式向所述整流器模块供电；其中所述整流器模块被耦合于所述直流控制器模块并且被配置为将所述输入交流电转换为未调节的直流电；其中所述直流控制器模块被耦合于所述逆变器模块并且被配置为将所述未调节的直流电转换为调节的直流电；其中所述逆变器模块被配置为将所述调节的直流电转换为调节的交流电。
15. 根据权利要求8至14中的任意一项所述的发电装置，其中所述模块实质上是由标 准交流电力驱动模块组成。
16. 根据权利要求8至15中的任意一项所述的发电装置，其用于由风力涡轮机产生功率。
17. 根据权利要求8至15中的任意一项所述的发电装置，其中所述发电工具是感应发 电机。
18. 根据前面的权利要求17中的任意一项所述的发电装置，其中所述感应发电机是风 力涡轮机。
19. 一种发电控制装置，其在本文中实质上是参考随附的附图被描述的。
全文摘要
本发明涉及发电的方法和装置，更具体地说，本发明涉及主要由风力涡轮机使用的控制发电的方法和装置。发电的方法被描述，其包括如下步骤接收交流形式的功率；将所述交流功率整流为直流功率；控制所述直流功率以产生受控的直流功率；和将所述近似恒定的直流功率进行逆变以产生交流。
文档编号H02M7/758GK101711454SQ200880013113
公开日2010年5月19日 申请日期2008年2月22日 优先权日2007年2月26日
发明者大卫·豪·伍德, 科林·爱德华·科茨, 艾莉森·鲁思·麦克里迪 申请人:纽卡斯尔创新有限公司