CN106253459B - 一种风力发电机组变桨及主控后备电源的接入电路结构 - Google Patents

一种风力发电机组变桨及主控后备电源的接入电路结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种风力发电机组变桨及主控后备电源的接入电路结构，属于风力发电变桨距、主控***领域。一种风力发电机组变桨及主控后备电源的接入电路结构，后备电源分别通过两个可调电压模块后电连接于驱动变桨电机的变桨驱动器中的直流母线和主控***上，同时在主控***和与之直接连接的AC‑DC模块之间增加一个受主控***控制开合的可控开关。本发明降低了后备电源的电压等级，使得维护更加的安全；同时，使得输出电压更加的稳定，解决了后备电源电压投入使用一段时间后电压下降带来的一系列问题，提高了变桨、主控***的稳定性。

Description

一种风力发电机组变桨及主控后备电源的接入电路结构
技术领域
本发明属于风力发电变桨距、主控***领域，特别涉及一种风力发电机组变桨及主控后备电源的接入电路结构。
背景技术
为保护生态环境，减少煤炭等化石燃料的燃烧，风力发电由于其可再生性逐渐受到了人们的重视。变桨与主控是风力发电的重要组成部分，其中主控***控制着风力发电机整体的运行，而变桨距***则是通过改变叶片的桨距角改变叶片吸收的风能，从而改变风轮的转速。
为保证风力发电机组在电网掉电后能够安全停机，需给变桨距***和主控***提供后备电源，使叶片回到顺桨位置，安全停机。
目前的后备电源接入电路图如图1所示，该电路虽然能够使叶片在电网掉电时回到顺桨位置，但是具有以下的缺点：
1)后备电源电压较高，维护时具有较大的安全隐患。
2)后备电源使用过程中电压逐渐降低，导致变桨距直流母线电压降低，变桨距驱动输入电流减小，使得变桨距转矩减小，影响***的可靠性。
3)后备电源电压低，无法保证主控***正常工作，电压的降低可能导致PLC不能工作在额定电压，影响***的正常运转。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提供了一种风力发电机组变桨及主控后备电源的接入电路结构，提高变桨、主控***的稳定性。
本发明的目的是这样实现的：
一种风力发电机组变桨及主控后备电源的接入电路结构，其特征在于，后备电源分别通过两个可调电压模块后电连接于驱动变桨电机的变桨驱动器中的直流母线和主控***上，同时在主控***和与之直接连接的AC-DC模块之间增加一个受主控***控制开合的可控开关。
其中，所述可调电压模块包括电源、IGBT管、控制器、IGBT驱动电路、电感、电容、二极管和电阻；所述IGBT管的门级驱动端依次接IGBT驱动电路和控制器，所述IGBT管的集电极接电源的正极，所述IGBT管的发射极经电感后与电源负极相连，所述电容与电阻并联的一端后接二极管的正极，另一端与电源负极相连，所述二极管的负极接IGBT管的发射极。。
其中，所述后备电源的额定输出电压为100VDC-350VDC。
本发明的有益效果为：
1)降低了后备电源的电压等级，使得维护更加的安全。
2)使得输出电压更加的稳定，解决了后备电源电压投入使用一段时间后电压下降带来的一系列问题，提高了变桨、主控***的稳定性。
附图说明
图1为现有技术中变桨***和主控***中后备电源的接入电路结构示意图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为图2中可调电压模块的电路原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明。
如图2所示，与现有技术中变桨***和主控***中后备电源的接入电路结构相比，本发明中所述的一种风力发电机组变桨及主控后备电源的接入电路结构，多了可调电压模块G5，将DC-DC模块电路结构替换为本发明可调电压模块G6的电路结构，同时多了一个可控开关S。具体的接入电路结构为：后备电源分别通过两个可调电压模块G5和G6后电连接于驱动变桨电机的变桨驱动器中的直流母线和主控***上，同时在主控***和与之直接连接的AC-DC模块之间增加一个受主控***控制开合的可控开关S。
如图3所示，可调电压模块G5或G6具体包括电源1、IGBT管5、控制器2、IGBT驱动电路3、电感4、电容7、二极管6和电阻8；所述IGBT管5的门级驱动端依次接IGBT驱动电路3和控制器2，所述IGBT管5的集电极接电源1的正极，所述IGBT管5的发射极经电感4后与电源负极相连，所述电容7与电阻8并联后的一端接二极管6的正极，另一端与电源负极相连，所述二极管6的负极接IGBT管5的发射极。
本发明中，可控开关S在电网正常工作时闭合，主控***的供电由工业交流电源L1L2 L3经AC/DC变换得到的+24VDC提供；当电网掉电的瞬间，则由后备电源经过可控调压模块G6变换得到的+24VDC给主控***供电，保证***的可靠性。但由于后备电源使用过程中电压的减小会给主控***的供电造成问题，因此在本发明中，提出了一种主控***后备电源的接入电路结构，使后备电源经DC/DC变换后的给主控***提供的电压维持在一定数值，不会因为后备电源电压的降低而有所改变，提高了主控***的可靠性。电网掉电后，为减少后备电源经AC-DC模块G2和G1后的产生的电压给主控***带来的影响，经过一定的时间，由主控***控制可控开关S由闭合变为断开，使得主控***的供电仅由可控电压模块G6提供。可以保证主控***工作电压的稳定性，使***能够安全高效的工作。
可控电压模块G5的工作原理如下：
控制器2发出的PWM信号经过IGBT驱动电路3放大后驱动IGBT管5工作，即控制IGBT管5的导通和断开。
当IGBT管5导通时，二极管6反偏关断，在电源1的电压作用下，电感4的电流逐渐增大，电感4储能。
当IGBT管5断开时，电感4的储能以自感形式释放，导通续流二极管6。电感4的电流通过电容7和电阻8线性衰减，负载电压的平均值即为后备电源电压，但在接入电路中需考虑后备电源的正负极，具体可参考图3。
当二极管6导通时，电感4的电压即为后备电源的电压(设为Uin)；而当二极管6断开时，电感4的电压即为后备电源的输出电压(设为Uout)，由一周内电感4的电压积分的平均值为零，可得UinTon+UoutToff＝0，由此可得输入输出的关系为当导通比α≤0.5，|Uout|≤|Uin|，降压；当导通比α＞0.5，|Uout|＞|Uin|，升压，且输出电压与输入电压反极性。其中α为导通比，也即PWM脉冲占空比。
同理，可控电压模块G6模块也可推得以上关系，只需控制α的大小，即可控制输出电压的大小，并且可以使得输出的电压很稳定，解决了目前后备电源接入使用后电压降低带来的问题。
例如：后备电源的额定输出电压为280V，当 即能够输出稳定的额定电压至变桨驱动器中的直流母线；同时，当能够满足主控***电源电压的需要。
当控制器2通过测量检测到Uout降低时，可通过改变导通比α来调节Uout。
在可控电压模块G5和G6中，两个控制器2分别接受测量的变桨后备电源电压的电压值和主控***后备电源的电压值，从而调整导通比α，使得输出的电压值稳定在需要值，不会因为后备电源自身电压的降低而影响输出的电压值，使得变桨***和主控***能够安全有效的运行，提高了风机运行的稳定性。
例如：当后备电源的瞬时输出电压降低至Uin＝250V，时，此时Uout＝500V，可以通过改变导通比α，使得使Uout＝560V；同理，若主控***的电源电压低于24V，也可通过改变导通比α使得电源电压稳定在24V，例如Uout＝20V时，此时Uin＝233.3V，改变α，使得α＝0.0933，可使Uout＝24V。
相对于现有技术中使用的后备电源的电压等级，本发明中使用的后备电源的电压有所降低。目前，后备电源输出的额定电压为560VDC，而在本发明中，后备电源可在100VDC-350VDC中选择。
以上仅是本发明的实施方式，需要指出的是，对于本领域技术人员在不脱离本技术方案的前提下，还可以做出若干变形和改进，上述变形和改进的技术方案应同样是为落入本申请要求保护的范围。

Claims (2)

1.一种风力发电机组变桨及主控后备电源的接入电路结构，其特征在于，后备电源分别通过两个可调电压模块后电连接于驱动变桨电机的变桨驱动器中的直流母线和主控***上，同时在主控***和与之直接连接的AC-DC模块之间增加一个受主控***控制开合的可控开关；
所述可调电压模块包括电源、IGBT管、控制器、IGBT驱动电路、电感、电容、二极管和电阻；所述IGBT管的门级驱动端依次接IGBT驱动电路和控制器，所述IGBT管的集电极接电源的正极，所述IGBT管的发射极经电感后与电源负极相连，所述电容与电阻并联后的一端接二极管的正极，另一端与电源负极相连，所述二极管的负极接IGBT管的发射极。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组变桨及主控后备电源的接入电路结构，其特征在于，所述后备电源的额定输出电压为100VDC-350VDC。
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