一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流配電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流配電系統(tǒng)，包括第一雙向DC/DC電路、組合變換電路、DC/AC模塊和DC/DC模塊，第一雙向DC/DC電路的輸入端與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的直流母線相連，第一雙向DC/DC電路的輸出端通過配電直流母線分別與組合變換電路的輸入端、DC/AC模塊的輸入端、DC/DC模塊的輸入端相連，組合變換電路的輸出端與變槳電機(jī)相連，DC/AC模塊的輸出端分別與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)相連，DC/DC模塊的輸出端分別與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)、照明系統(tǒng)相連。本實(shí)用新型取消了傳統(tǒng)配電系統(tǒng)中的輔助變壓器，減小了電壓波動(dòng)及低電壓對控制系統(tǒng)的影響，減小了機(jī)組變壓器的體積，節(jié)約了成本。
【專利說明】—種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流配電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及風(fēng)電領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流配電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組配電系統(tǒng)中，一般通過交流電給控制系統(tǒng)供電，這種供電方式容易受電網(wǎng)波動(dòng)的影響，特別是低電壓情況下，控制系統(tǒng)容易發(fā)生異常。
[0003]傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組交流配電系統(tǒng)如圖1所示，圖中表示風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主電氣系統(tǒng)，風(fēng)能經(jīng)葉輪、發(fā)電機(jī)11轉(zhuǎn)化成為頻率、幅值不穩(wěn)定的交流電，再通過變頻器12、變壓器13的整定與升壓后饋入電網(wǎng)，通過電網(wǎng)14和輔助變壓器15輸出三相交流電源，提供給變槳系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及PLC控制系統(tǒng)等。為解決低電壓情況下交流配電系統(tǒng)易發(fā)生故障的問題，通常會(huì)配置一個(gè)EPS電源裝置，但EPS電源裝置的持續(xù)時(shí)間并不長，同時(shí)還會(huì)增加機(jī)組成本。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、工作穩(wěn)定可靠的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流配電系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型解決上述問題的技術(shù)方案是:一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流配電系統(tǒng)，包括第一雙向DC/DC電路、組合變換電路、DC/AC模塊和DC/DC模塊，所述第一雙向DC/DC電路的輸入端與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的直流母線相連，第一雙向DC/DC電路的輸出端通過配電直流母線分別與組合變換電路的輸入端、DC/AC模塊的輸入端、DC/DC模塊的輸入端相連，所述組合變換電路的輸出端與變槳電機(jī)相連，所述DC/AC模塊的輸出端分別與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)相連，所述DC/DC模塊的輸出端分別與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)、照明系統(tǒng)相連。
[0006]上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流配電系統(tǒng)中，所述組合變換電路包括DC/AC逆變電路和第二雙向DC/DC電路，所述DC/AC逆變電路的輸入端與第一雙向DC/DC電路的輸出端相連，其輸出端與變槳電機(jī)相連，所述第二雙向DC/DC電路的一端與第一雙向DC/DC電路的輸出端、DC/AC逆變電路的輸入端相連，另一端與后備電源相連。
[0007]上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流配電系統(tǒng)中，所述第一雙向DC/DC電路包括第一絕緣柵雙極晶體管、第二絕緣柵雙極晶體管、第一二極管、第二二極管和第一電阻，所述第一絕緣柵雙極晶體管的集電極與變頻器直流母線相連，其發(fā)射極經(jīng)第一電阻連接配電直流母線，所述第一二極管的正極與第一絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極相連，其負(fù)極與第一絕緣柵雙極晶體管的集電極相連，所述第二絕緣柵雙極晶體管的集電極與第一絕緣柵雙極晶體管的集電極相連，其發(fā)射極與配電直流母線相連，所述第二二極管的正極與第二絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極相連，其負(fù)極與第二絕緣柵雙極晶體管的集電極相連。
[0008]上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流配電系統(tǒng)中，所述第二雙向DC/DC電路包括第三絕緣柵雙極晶體管、第四絕緣柵雙極晶體管、第三二極管、第四二極管和第二電阻，所述第三絕緣柵雙極晶體管的集電極與配電直流母線相連，其發(fā)射極經(jīng)第二電阻連接后備電源的正極，所述第三二極管的正極與第三絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極相連，其負(fù)極與第三絕緣柵雙極晶體管的集電極相連，所述第四絕緣柵雙極晶體管的集電極與第三絕緣柵雙極晶體管的集電極相連，其發(fā)射極與后備電源的負(fù)極相連，所述第四二極管的正極與第四絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極相連，其負(fù)極與第四絕緣柵雙極晶體管的集電極相連。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0010]1、本實(shí)用新型的輸入端連接風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的直流母線，通過第一雙向DC/DC電路后給風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的交直流負(fù)載供電，取消了傳統(tǒng)配電系統(tǒng)中的輔助變壓器，減小了電壓波動(dòng)及低電壓對控制系統(tǒng)的影響，減小了機(jī)組變壓器的體積，節(jié)約了成本；
[0011]2、本實(shí)用新型通過雙向DC/DC電路給輪轂內(nèi)的后備電源充電，后備電源也可通過雙向DC/DC電路給變槳系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器供電，減小了電源的容量，節(jié)約了制造成本；
[0012]3、本實(shí)用新型可以根據(jù)負(fù)載運(yùn)行情況來調(diào)整各負(fù)載的開通順序，以達(dá)到減少電源功率的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組交流配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0014]圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
[0015]圖3為圖2中雙向DC/DC電路的電路圖。
[0016]圖4為圖2中組合變換電路的電路圖。
[0017]圖5為本實(shí)用新型的工作連接原理圖。
[0018]圖6為圖5中AC/DC整流器的電路圖。
[0019]圖7為圖5中DC/AC逆變器的電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0021]如圖2所示，本實(shí)用新型包括第一雙向DC/DC電路1、組合變換電路2、DC/AC模塊3和DC/DC模塊4，所述第一雙向DC/DC電路I的輸入端與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的直流母線相連，第一雙向DC/DC電路I的輸出端通過配電直流母線分別與組合變換電路2的輸入端、DC/AC模塊3的輸入端、DC/DC模塊4的輸入端相連，所述組合變換電路2的輸出端與變槳電機(jī)相連，所述DC/AC模塊3的輸出端分別與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)相連，所述DC/DC模塊4的輸出端分別與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)、照明系統(tǒng)相連。
[0022]如圖3所示，上述第一雙向DC/DC電路I包括第一絕緣柵雙極晶體管V1、第二絕緣柵雙極晶體管V2、第一二極管D1、第二二極管D2和第一電阻R1，所述第一絕緣柵雙極晶體管Vl的集電極與變頻器直流母線相連，其發(fā)射極經(jīng)第一電阻Rl連接配電直流母線，所述第一二極管Dl的正極與第一絕緣柵雙極晶體管Vl的發(fā)射極相連，其負(fù)極與第一絕緣柵雙極晶體管Vl的集電極相連，所述第二絕緣柵雙極晶體管V2的集電極與第一絕緣柵雙極晶體管Vl的集電極相連，其發(fā)射極與配電直流母線相連，所述第二二極管D2的正極與第二絕緣柵雙極晶體管V2的發(fā)射極相連，其負(fù)極與第二絕緣柵雙極晶體管V2的集電極相連。
[0023]如圖4所示，上述組合變換電路2包括DC/AC逆變電路5、第二雙向DC/DC電路6、后備電源7和回饋電網(wǎng)裝置8，所述DC/AC逆變電路5的輸入端與第一雙向DC/DC電路I的輸出端相連，其輸出端與變槳電機(jī)相連，所述回饋電網(wǎng)裝置8設(shè)于DC/AC逆變電路5的輸入端與第一雙向DC/DC電路I的輸出端之間，所述第二雙向DC/DC電路6包括第三絕緣柵雙極晶體管V3、第四絕緣柵雙極晶體管V4、第三二極管D3、第四二極管D4和第二電阻R2，所述第三絕緣柵雙極晶體管V3的集電極與配電直流母線、DC/AC逆變電路5的輸入端相連，其發(fā)射極經(jīng)第二電阻R2連接后備電源7的正極，所述第三二極管D3的正極與第三絕緣柵雙極晶體管V3的發(fā)射極相連，其負(fù)極與第三絕緣柵雙極晶體管V3的集電極相連，所述第四絕緣柵雙極晶體管V4的集電極與第三絕緣柵雙極晶體管V3的集電極相連，其發(fā)射極與后備電源7的負(fù)極相連，所述第四二極管D4的正極與第四絕緣柵雙極晶體管V4的發(fā)射極相連，其負(fù)極與第四絕緣柵雙極晶體管V4的集電極相連。
[0024]如圖5所示，工作時(shí)，將本配電系統(tǒng)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的直流母線連接。圖5中提及的AC/DC整流器、DC/AC逆變器的電路圖分別見圖6、圖7。
[0025]本實(shí)用新型的工作原理如下:如圖2所示，變頻器直流母線電源經(jīng)第一雙向DC/DC電路I輸出至配電直流母線上，再通過DC/AC模塊3給偏航系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)等交流負(fù)載供電，通過DC/DC模塊4給直流負(fù)載供電，如圖4所示，變槳系統(tǒng)供電則通過第二雙向DC/DC電路6與DC/AC逆變器5組合來實(shí)現(xiàn)，正常情況下，配電直流母線電源經(jīng)DC/AC逆變器5給變槳系統(tǒng)供電；當(dāng)直流母線電源出現(xiàn)故障時(shí)，備用電源7 (電池等)可通過第二雙向DC/DC電路6給變槳電機(jī)供電；當(dāng)備用電源7電壓不足時(shí)，直流母線通過第二雙向DC/DC電路6給備用電源充電。當(dāng)變槳電機(jī)停機(jī)或減速時(shí)，變槳系統(tǒng)通過回饋電網(wǎng)裝置8將能量回饋電網(wǎng)，以保持直流電壓恒定。
[0026]在大負(fù)載運(yùn)行時(shí)(如偏航通風(fēng)系統(tǒng)同時(shí)動(dòng)作時(shí))，本配電系統(tǒng)可以調(diào)整負(fù)載的開通順序，以避免多個(gè)負(fù)載同時(shí)啟動(dòng)造成的大功率運(yùn)行情況，從而減少電源功率。負(fù)載的開通順序控制可通過監(jiān)測各運(yùn)動(dòng)裝置的情況來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)啟動(dòng)完畢之后，開始啟動(dòng)下一個(gè)系統(tǒng)。因?yàn)樽酉到y(tǒng)停止可帶來制動(dòng)能源，開通和停止子系統(tǒng)可在同一時(shí)間段進(jìn)行。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流配電系統(tǒng)，其特征在于:包括第一雙向DC/DC電路、組合變換電路、DC/AC模塊和DC/DC模塊，所述第一雙向DC/DC電路的輸入端與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器的直流母線相連，第一雙向DC/DC電路的輸出端通過配電直流母線分別與組合變換電路的輸入端、DC/AC模塊的輸入端、DC/DC模塊的輸入端相連，所述組合變換電路的輸出端與變槳電機(jī)相連，所述DC/AC模塊的輸出端分別與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)相連，所述DC/DC模塊的輸出端分別與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)、照明系統(tǒng)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流配電系統(tǒng)，其特征在于:所述組合變換電路包括DC/AC逆變電路和第二雙向DC/DC電路，所述DC/AC逆變電路的輸入端與第一雙向DC/DC電路的輸出端相連,其輸出端與變槳電機(jī)相連,所述第二雙向DC/DC電路的一端與第一雙向DC/DC電路的輸出端、DC/AC逆變電路的輸入端相連，另一端與后備電源相連。
3.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流配電系統(tǒng)，其特征在于:所述第一雙向DC/DC電路包括第一絕緣柵雙極晶體管、第二絕緣柵雙極晶體管、第一二極管、第二二極管和第一電阻，所述第一絕緣柵雙極晶體管的集電極與變頻器直流母線相連，其發(fā)射極經(jīng)第一電阻連接配電直流母線，所述第一二極管的正極與第一絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極相連，其負(fù)極與第一絕緣柵雙極晶體管的集電極相連，所述第二絕緣柵雙極晶體管的集電極與第一絕緣柵雙極晶體管的集電極相連，其發(fā)射極與配電直流母線相連，所述第二二極管的正極與第二絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極相連，其負(fù)極與第二絕緣柵雙極晶體管的集電極相連。
4.如權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流配電系統(tǒng)，其特征在于:所述第二雙向DC/DC電路包括第三絕緣柵雙極晶體管、第四絕緣柵雙極晶體管、第三二極管、第四二極管和第二電阻，所述第三絕緣柵雙極晶體管的集電極與配電直流母線相連，其發(fā)射極經(jīng)第二電阻連接后備電源的正極，所述第三二極管的正極與第三絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極相連，其負(fù)極與第三絕緣柵雙極晶體管的集電極相連，所述第四絕緣柵雙極晶體管的集電極與第三絕緣柵雙極晶體管的集電極相連，其發(fā)射極與后備電源的負(fù)極相連，所述第四二極管的正極與第四絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極相連，其負(fù)極與第四絕緣柵雙極晶體管的集電極相連。
【文檔編號】H02J7/34GK204046433SQ201420512113
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】郭燕萍, 劉勝祥 申請人:湘電風(fēng)能有限公司