一種用於風力發電變流系統的直流升壓斬波裝置的製作方法

2023-06-02 23:43:11 2

本實用新型涉及一種用於風力發電變流系統的直流升壓斬波裝置，屬於發電領域。

背景技術：
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國內外對於直驅型風力發電系統變頻器的研究在整流環節的區別主要分為PWM整流器主動整流和二極體被動整流兩種。

PWM整流器主動整流，需要對整流側開關管的控制，整流系統的複雜程度增加，在大功率應用方面技術還不是太成熟。二極體被動整流則節省了功率器件的成本，通過對升壓斬波環節的控制，雖然增加了電感設備，但控制系統相對簡單，利於在大功率方面的應用。二極體被動整流結構中電機輸出的交流電經二極體不控整流後將幅值和頻率變化的交流電變換為直流電，經不控整流後其輸出的直流電壓往往不能達到網側逆變對中間直流電壓的要求，因而需要升壓斬波器以提高直流側電壓。

傳統風力發電變流系統升壓控制的輸入電流紋波大、中間直流電壓不穩定。

技術實現要素：
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本實用新型的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種用於風力發電變流系統的直流升壓斬波裝置。

本實用新型的技術解決方案是：一種用於風力發電變流系統的直流升壓斬波裝置，包括三重升壓斬波電路、控制器CR和電容C，每重升壓斬波電路結構相同，均包括電感、二極體和MOS管，每重升壓斬波電路的電感一端與二極體被動整流後輸出的直流電壓正端連接，電感另一端同時與MOS管的漏極以及二極體的陽極連接，MOS管的源極與二極體整流後輸出的直流電壓負端以及電容C的一端連接，二極體的陰極與電容C的另一端連接；

電容C的兩端與電機側風電變流器連接；

控制器CR分別與三重升壓斬波電路的MOS管柵極連接，為三重升壓斬波電路的MOS管提供脈衝。

所述控制器CR為三重升壓斬波電路的MOS管提供的脈衝開關頻率和佔空比相同，相鄰升壓斬波電路的脈衝相位差為1/3個MOS管的開關周期。

與現有技術相比，本實用新型具有如下有益效果：

本實用新型採用三重升壓斬波電路實現，各控制脈衝具有相同的開關頻率和佔空比，各控制脈衝之間的相位各差1/3個開關周期，在相同的功率等級下，與單重升壓斬波電路相比可以減少輸入電流的高頻紋波和降低主開關管的電流等級，從而達到減小高頻紋波，輸出直流電壓穩定的目的，利於在大功率方面的應用。

附圖說明：

圖1為本發明直流升壓斬波裝置示意圖；

圖2為控制器的工作流程圖。

具體實施方式：

如圖1所示，本實用新型的直流升壓斬波裝置採用三重升壓斬波電路並聯在一起。在相同的功率等級下，與單重升壓斬波電路相比可以減少輸入電流的高頻紋波和降低主開關管的電流等級，利於在大功率方面的應用。

本實用新型的直流升壓斬波裝置的輸入為二極體被動整流後輸出的直流電壓，直流升壓斬波裝置包括三重升壓斬波電路、控制器CR和電容C，每重升壓斬波電路結構相同，均包括電感、二極體和MOS管，每重升壓斬波電路的電感一端與二極體被動整流後輸出的直流電壓正端連接，電感另一端同時與MOS管的漏極以及二極體的陽極連接，MOS管的源極與二極體整流後輸出的直流電壓負端以及電容C的一端連接，二極體的陰極與電容C的另一端連接。

即，第一重升壓斬波電路包括電感L1、二極體D1和MOS管M1，L1一端與二極體整流後輸出的直流電壓正端連接，L1另一端同時與M1的漏極以及D1的陽極連接，M1的源極與二極體整流後輸出的直流電壓負端以及電容C的一端連接，二極體D1的陰極與電容C的另一端連接。第二重升壓斬波電路包括電感L2、二極體D2和MOS管M2，L2另一端同時與M2的漏極以及D2的陽極連接，M2的源極與二極體整流後輸出的直流電壓負端以及電容C的一端連接，二極體D2的陰極與電容C的另一端連接。第三重升壓斬波電路包括電感L3、二極體D3和MOS管M3，L3另一端同時與M3的漏極以及D3陽極連接，M3的源極與二極體整流後輸出的直流電壓負端以及電容C的一端連接，二極體D3的陰極與電容C的另一端連接。

電容C的兩端與電機側風電變流器連接。

控制器CR分別與三重升壓斬波電路的MOS管柵極連接，為三重升壓斬波電路的MOS管提供脈衝。且控制器CR為三重升壓斬波電路的MOS管提供的脈衝開關頻率和佔空比相同，相鄰升壓斬波電路的脈衝相位差為1/3個MOS管的開關周期，從而達到減小高頻紋波的目的。

控制器CR包括電壓外環控制模塊和電流內環控制模塊。電壓外環控制模塊包括電壓採樣電路和外環PI調節器，電壓採樣電路的輸入端與電容C的兩端以及直流升壓斬波裝置的輸入電壓連接，電壓採樣電路的輸出端與外環PI調節器輸入端連接，外環PI調節器輸出端作為電壓外環控制模塊的輸出端。電壓採樣電路實時採樣輸入或輸出電壓並進行A/D轉換，並將轉換後的電壓傳送至外環PI調節器，外環PI調節器判斷電壓是否達到限幅值，沒有達到限幅值就經過處理輸出電壓Vdy，達到的話對電壓進行限幅，對限幅後的電壓進行處理輸出電壓Vdy，然後將輸出電壓Vdy通過乘法器計算得到輸出電流iref。

電流內環控制模塊包括電流採樣電路和內環PI調節器，電流採樣電路的輸入端與電壓外環控制模塊輸出端連接，電流採樣電路的輸出端與內環PI調節器輸入端連接，電流採樣電路實時接收電壓外環控制模塊輸出的電流，進行A/D轉換後進入內環PI調節器，內環PI調節器輸出SVPWM，作為下個開關周期輸出脈衝的脈寬值。

在本實用新型中，控制器CR的工作過程如圖2所示，定時器達到一定中斷次數後，進入電壓外環採樣子程序，採樣輸入電壓和輸出電壓的瞬時值，A/D轉換後完成電壓環PI調節，其輸出作為電流環參考電流；接著進行輸入電流的A/D轉換，然後完成電流環PI調節，輸出SVPWM作為下個開關周期輸出脈衝的脈寬值。在中斷服務程序中對採樣電流、電壓進行限幅處理，電流內環的採樣頻率高於電壓外環的採樣頻率。

本實用新型的風力發電變流系統的直流升壓斬波裝置經試驗測試，由於採用了三重升壓斬波電路，較現有技術中採用單重升壓斬波控制的升壓變換裝置相比，具有輸入電流紋波小、輸出直流電壓穩定的特點，利於在大功率方面的應用。

本實用新型未詳細說明部分屬於本領域技術人員公知常識。