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一种组合改变阻尼功率控制装置

阅读：223发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种组合改变阻尼功率控制装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种组合改变阻尼功率控制装置，包括三相整流电路，由三相整流电路将风机输出的三相交流电压 U、V、W转换为直流母线电压DC_BUS+、DC_BUS-后输入直流母线，其特征在于，还包括N个阻尼器，N个阻尼器采用不同的阻值，N个阻尼器分别通过各自的开关电路串联入直流母线。本发明提出通过灵活改变阻尼器的组合，通过电力电子技术快速改变风机的电子负载，实现快速调整风机的输出转矩，控制风机快速进入失速控制状态，有效保护风机的安全运行。，下面是一种组合改变阻尼功率控制装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种组合改变阻尼功率控制装置，包括三相整流电路，由三相整流电路将风机输出的三相交流电压U、V、W转换为直流母线电压DC_BUS+、DC_BUS-后输入直流母线，其特征在于，还包括N个阻尼器，N个阻尼器采用不同的阻值，N个阻尼器分别通过各自的开关电路串联入直流母线，由控制单元控制N路开关电路的导通与截止，当第n路开关电路导通时，n＝
1,2,…,N，实现第n个阻尼器的投入，当第n路开关电路截止时，实现第n个阻尼器的切除，当调整风机的输出转矩时，依据目标转矩选择投入相应阻值的M个阻尼器，M≤N，通过M个阻尼器的输出功率的控制组合实现恒转矩控制的功能。
2.如权利要求1所述的一种组合改变阻尼功率控制装置，其特征在于，所述三相整流电路的下管为二极管D1、二极管D2、二极管D3，上管为三极管Q1、三极管Q2、三极管Q5，三极管Q3、三极管Q4、三极管Q6分别反并联在三极管Q1、三极管Q2、三极管Q5的两端；由光耦产生的三路控制信号一(KA1、KA2、KA3)，分别与三极管Q1、三极管Q2、三极管Q5的控制端相连；由光耦产生的三路控制信号二(KB1、KB2、KB3)分别与三极管Q3、三极管Q4、三极管Q6的控制端相连。
3.如权利要求1所述的一种组合改变阻尼功率控制装置，其特征在于，所述开关电路包括场效应管一、场效应管二及二极管，二极管与阻尼器并联，阻尼器的一端与直流母线的正极相连，另一端连接场效应管一及场效应管二的漏极，场效应管一及场效应管二的源极接地，场效应管一的栅极连接电阻一后接地，场效应管二的栅极连接电阻二后接地，在电阻一两端并联有瞬态抑制二极管V1，在电阻二两端并联有瞬态抑制二极管V2。

说明书全文

一种组合改变阻尼功率控制装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种通过组合控制改变阻尼功率，在失速控制模式下实现中小型自主侧偏型风机恒转矩控制策略的装置。

背景技术

[0002] 传统应用在并网和离网状态中的中小型风机外接一个固定电阻值的电阻(也称阻尼器)，作为瞬时功率的调节，也称阻尼调节，调节功率也称阻尼功率。在风机按照恒转矩控制策略工作时，阻尼器能够提供合适的转矩，满足风机的稳定运行。在大风状态下，为了有效地保护风机的安全运行，需要对其采取失速控制。传统的失速控制有以下几种方式：

[0003] (1)通过设计叶片具有失速特性，实现在大风时，叶片不吸收超过所需的功率，达到失速效果。

[0004] (2)在风机运行过程中，实时进行变桨控制，改变风机叶片桨叶的迎风角度，改变叶片吸收的风能功率，实现失速控制。

[0005] 上述两种方法都有不足，叶片是机械部件，在保护应用环节具有调节周期长、不能快速响应的不足。

发明内容

[0006] 本发明要解决的技术问题是：现有中小型风机的失速控制方式存在调节周期长、不能快速响应的不足。

[0007] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种组合改变阻尼功率控制装置，包括三相整流电路，由三相整流电路将风机输出的三相交流电压U、V、W转换为直流母线电压DC_BUS+、DC_BUS-后输入直流母线，其特征在于，还包括N个阻尼器，N个阻尼器采用不同的阻值，N个阻尼器分别通过各自的开关电路串联入直流母线，由控制单元控制N路开关电路的导通与截止，当第n路开关电路导通时，n＝1,2,…,N，实现第n个阻尼器的投入，当第n路开关电路截止时，实现第n个阻尼器的切除，当调整风机的输出转矩时，依据目标转矩选择投入相应阻值的M个阻尼器，M≤N，通过M个阻尼器的输出功率的控制组合实现恒转矩控制的功能。

[0008] 优选地，所述三相整流电路的下管为二极管D1、二极管D2、二极管D3，上管为三极管Q1、三极管Q2、三极管Q5，三极管Q3、三极管Q4、三极管Q6分别反并联在三极管Q1、三极管Q2、三极管Q5的两端；由光耦产生的三路控制信号一，分别与三极管Q1、三极管Q2、三极管Q5的控制端相连；由光耦产生的三路控制信号二分别与三极管Q3、三极管Q4、三极管Q6的控制端相连。

[0009] 优选地，所述开关电路包括场效应管一、场效应管二及二极管，二极管与阻尼器并联，阻尼器的一端与直流母线的正极相连，另一端连接场效应管一及场效应管二的漏极，场效应管一及场效应管二的源极接地，场效应管一的栅极连接电阻一后接地，场效应管二的栅极连接电阻二后接地，在电阻一两端并联有瞬态抑制二极管V1，在电阻二两端并联有瞬态抑制二极管V2。

[0010] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明提出通过灵活改变阻尼器的组合，通过电力电子技术快速改变风机的电子负载，实现快速调整风机的输出转矩，控制风机快速进入失速控制状态，有效保护风机的安全运行。附图说明

[0011] 图1为本发明提供的一种组合改变阻尼功率控制装置的电路原理图。

具体实施方式

[0012] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

[0013] 如图1所示，本发明提供的一种组合改变阻尼功率控制装置包括三相整流电路，风机输出的三相交流电压U、V、W，经由三相整流电路转换为直流母线电压DC_BUS+、DC_BUS-输入直流母线，直流母线通过端子P1、P6连接外部设备。

[0014] 在本实施例中，三相整流电路的下管为二极管D1、D2、D3，三相整流电路的上管为三极管Q1、Q2、Q5，三极管Q3、Q4、Q6分别反并联在三极管Q1、Q2、Q5的两端。由光耦产生的三路控制信号一KA1、KA2、KA3，分别与三极管Q1、Q2、Q5的控制端相连。由光耦产生的三路控制信号二KB1、KB2、KB3分别与三极管Q3、Q4、Q6的控制端相连。当前端给出12V电压信号时，前端产生三路控制信号一KA1、KA2、KA3的三路光耦截止，三极管Q3、Q4、Q6截止。当前端给出0V电压信号时，前端产生三路控制信号一KA1、KA2、KA3的三路光耦导通，三极管Q3、Q4、Q6导通。

[0015] 本发明在风机整流部分之后，在泄荷部分采用多路阻尼器控制电路设计。通过控制不同阻尼器的消耗功率，实现在不同电压下为风机控制提供必需的转矩，以此实现变阻尼功率的控制。如图1所示为2路阻尼器控制电路(以下按照2路阻尼进行说明)。如需增加阻尼器控制电路，则复制虚线框内部电路即可。

[0016] 本发明在端子P2、P4之间加上阻尼器R1，通过场效应管Q7、Q8的导通，实现阻尼器R1的投入，通过场效应管Q7、Q8的截止，实现阻尼器R1的切除。瞬态抑制二极管V1、V2作为场效应管Q7、Q8的保护管，二极管D5则并联在阻尼器R1的两端。

[0017] 同样地，在端子P3、P5之间加上阻尼器R2，通过场效应管Q9、Q10的导通，实现阻尼器R2的投入，通过场效应管Q9、Q10的截止，实现阻尼器R2的切除。瞬态抑制二极管V3、V4作为场效应管Q9、Q10的保护管。二极管D4并联在阻尼器R2的两端。

[0018] 根据当前的风速，判定风机处于恒转矩控制发电状态，或是失速控制恒转矩控制发电状态，通过对阻尼器R1及阻尼器R2的组合，改变阻尼器的场效应管Q7、Q8以及场效应管Q9、Q10的控制信号，使相应的阻尼器投入工作，实现功率的有效调节控制。

[0019] 假设，阻尼器R1的电阻为R，阻尼器R2的电阻为(1/5)R，并假设额定转速下风机的输出电压为U。为了确保风机的稳定运行工作，需要采用失速控制，根据不同的风机设计依据，将风机控制在40％额定转速范围内是安全可靠的。风机的输出电压和转速成正比，在额定转速下，阻尼器消耗的功率为U2/R，在40％U时，阻尼器R1消耗的功率为(2/5U)2/R＝(4/25)U2/R，阻尼器R2消耗的功率为(2/5U)2/(1/5R)＝(4/25)U2/(1/5)R＝(20/25)U2/R，两个阻尼器组合的功率为(4/25)U2/R+(20/25)U2/R≈U2/R，可以认为得到原先的水平。针对其他不同的转速值，通过对两个阻尼器的输出功率的不同控制组合，都可以实现恒转矩控制的功能。

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