專利名稱：一種勵(lì)磁控制電路及其電勵(lì)磁風(fēng)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種勵(lì)磁控制電路以及包含該勵(lì)磁控制電路的電勵(lì)磁風(fēng)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，隨著能源危機(jī)與環(huán)境問題的日益突出，世界各國(guó)都在大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等可再生能源事業(yè)。以風(fēng)力發(fā)電為例，從失速型風(fēng)電系統(tǒng)到變速恒頻風(fēng)電系統(tǒng)，從有齒輪箱的風(fēng)電系統(tǒng)到無需齒輪箱的直驅(qū)型風(fēng)電系統(tǒng)，我國(guó)風(fēng)電的裝機(jī)容量也在快速增長(zhǎng)。尤其是，隨著目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量不斷增大，變速恒頻技術(shù)逐漸占據(jù)了主導(dǎo)地位。由于齒輪箱是目前兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組中損壞率較高的部件，無齒輪箱的直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)因噪音低、機(jī)組運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、運(yùn)行維護(hù)成本較低等優(yōu)勢(shì)受到了更多的關(guān)注和發(fā)展。一般來說，直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)主要包括永磁和電勵(lì)磁兩種方式。然而，當(dāng)前稀土材料的價(jià)格昂貴，直接導(dǎo)致了永磁式風(fēng)電系統(tǒng)的制造成本增加。相比之下，電勵(lì)磁式風(fēng)電系統(tǒng)逐漸成為專業(yè)技術(shù)人員研發(fā)的主流趨勢(shì)。現(xiàn)有技術(shù)中，一種電勵(lì)磁式風(fēng)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是在于，藉由單組的背靠背變流器(由機(jī)側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器構(gòu)成)的直流母線來提供一 DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸入電壓，并由該DC-DC轉(zhuǎn)換器經(jīng)降壓處理來輸出一合適的直流電壓從而對(duì)勵(lì)磁裝置進(jìn)行供電。然而，當(dāng)該DC-DC轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，風(fēng)機(jī)很可能會(huì)突然失磁以致造成轉(zhuǎn)矩消失，變流器無法提供制動(dòng)轉(zhuǎn)矩給風(fēng)機(jī)，使風(fēng)電系統(tǒng)中的組件損壞。另一種電勵(lì)磁式風(fēng)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是在于，藉由電網(wǎng)的交流電壓，依次設(shè)置勵(lì)磁主開關(guān)、工頻變壓器和可控整流橋來輸出一整流后的直流電壓直接提供勵(lì)磁繞組或者給DC-DC轉(zhuǎn)換器，再由該DC-DC轉(zhuǎn)換器經(jīng)降壓處理來輸出一合適的直流電壓從而對(duì)勵(lì)磁裝置進(jìn)行供電。然而，工頻變壓器的體積龐大，成本較高。更嚴(yán)重的是，當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落或電網(wǎng)掉電時(shí)，DC-DC轉(zhuǎn)換器的直流輸入電壓消失，風(fēng)機(jī)也會(huì)突然失磁以致造成轉(zhuǎn)矩突變。由上述可知，現(xiàn)有的電勵(lì)磁式風(fēng)電系統(tǒng)或多或少地存在風(fēng)機(jī)突然失磁而導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩丟失的情形，大大降低了電勵(lì)磁的可靠性和系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。有鑒于此，如何設(shè)計(jì)一種可靠的勵(lì)磁控制電路，以提升勵(lì)磁裝置的工作穩(wěn)定性，確保磁場(chǎng)不會(huì)立即消失，是業(yè)內(nèi)相關(guān)技術(shù)人員亟待解決的一項(xiàng)課題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的電勵(lì)磁風(fēng)電系統(tǒng)所存在的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種勵(lì)磁控制電路以及包含該勵(lì)磁控制電路的電勵(lì)磁風(fēng)電系統(tǒng)。依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于電勵(lì)磁風(fēng)電系統(tǒng)的勵(lì)磁控制電路，包括:多個(gè)全功率變換器，每一全功率變換器包括:一機(jī)側(cè)變流器，具有一交流側(cè)和一直流側(cè)，所述交流側(cè)電性連接至一風(fēng)機(jī)，所述直流側(cè)并聯(lián)連接至一母線電容；以及一網(wǎng)側(cè)變流器，具有一交流側(cè)和一直流側(cè)，所述交流側(cè)電性連接至一交流電網(wǎng)，所述直流側(cè)并聯(lián)連接至所述母線電容； 一直流勵(lì)磁模塊，包括多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器，每一 DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸入接口電性耦接至相應(yīng)全功率變換器的所述母線電容，每一 DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出接口彼此并聯(lián)且電性耦接至一勵(lì)磁裝置，并藉由所述勵(lì)磁裝置提供所述風(fēng)機(jī)在勵(lì)磁時(shí)所需的勵(lì)磁電流；以及一控制模塊，用于控制或切換所述多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器中的任一 DC-DC轉(zhuǎn)換器正常工作。優(yōu)選地，所述勵(lì)磁控制電路還包括一交流勵(lì)磁模塊，具有彼此串聯(lián)連接的一勵(lì)磁開關(guān)和一相控整流橋，所述勵(lì)磁開關(guān)連接至所述交流電網(wǎng)，所述相控整流橋的輸出端與所述直流勵(lì)磁模塊的輸出端并聯(lián)連接，所述控制模塊控制所述勵(lì)磁開關(guān)的閉合與斷開。更優(yōu)選地，交流勵(lì)磁模塊和直流勵(lì)磁模塊互為冗余，以及所述多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器中的任意兩個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器互為冗余。在一具體實(shí)施例中，當(dāng)交流電網(wǎng)的電壓跌落或掉電時(shí)，所述勵(lì)磁控制電路利用所述直流勵(lì)磁模塊對(duì)所述勵(lì)磁裝置進(jìn)行供電。在一具體實(shí)施例中，當(dāng)多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器中的一 DC-DC轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，控制模塊輸出一切換控制信號(hào)，以便多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器中的另一 DC-DC轉(zhuǎn)換器對(duì)所述勵(lì)磁裝置進(jìn)行供電?？商鎿Q地，當(dāng)所述多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器中的一 DC-DC轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，所述控制模塊輸出一開關(guān)控制信號(hào)，以閉合所述勵(lì)磁開關(guān)從而利用所述交流勵(lì)磁模塊對(duì)所述勵(lì)磁裝置進(jìn)行供電。優(yōu)選地，每一 DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸入接口與對(duì)應(yīng)的母線電容之間還包括反向連接的
二極管。優(yōu)選地，每一 DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸入端具有一濾波單元，以濾除所述母線電容至所述輸入端之間的電纜上的電壓干擾。優(yōu)選地，所述網(wǎng)側(cè)變流器的交流側(cè)與所述交流電網(wǎng)之間還包括一第一共模抑制單元，以抑制共模電流。優(yōu)選地，所述機(jī)側(cè)變流器的交流側(cè)與所述風(fēng)機(jī)之間還包括一第二共模抑制單元或者dv/dt抑制單元，以抑制共模電流或dv/dt電壓。優(yōu)選地，所述相控整流橋?yàn)橐蝗嗫煽卣鳂蚧蛞粏蜗嗫煽卣鳂颉?yōu)選地，所述勵(lì)磁控制電路還包括一滅磁裝置，設(shè)置于所述直流勵(lì)磁模塊的輸出端與所述勵(lì)磁裝置之間。依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種電勵(lì)磁風(fēng)電系統(tǒng)，包括一風(fēng)機(jī)和一勵(lì)磁裝置，該勵(lì)磁裝置用于提供所述風(fēng)機(jī)勵(lì)磁所需的勵(lì)磁電流，其中，該電勵(lì)磁風(fēng)電系統(tǒng)還包括一勵(lì)磁控制電路，該勵(lì)磁控制電路為如上述本發(fā)明的一個(gè)方面所述的勵(lì)磁控制電路。采用本發(fā)明的勵(lì)磁控制電路及其電勵(lì)磁風(fēng)電系統(tǒng)，通過多個(gè)全功率變換器各自的直流母線電容來提供對(duì)應(yīng)的DC-DC轉(zhuǎn)換器的直流輸入電壓，進(jìn)而利用該DC-DC轉(zhuǎn)換器降壓處理后的直流電壓對(duì)勵(lì)磁裝置進(jìn)行供電，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器彼此之間的冗余機(jī)制。此外，本發(fā)明還可通過交流勵(lì)磁模塊直接對(duì)勵(lì)磁裝置進(jìn)行供電，以實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁供電方式(即，來自電網(wǎng)的交流方式和來自母線電容的直流方式)之間的冗余，可顯著地提升電勵(lì)磁的可靠性和電勵(lì)磁風(fēng)電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性。


讀者在參照附圖閱讀了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
以后，將會(huì)更清楚地了解本發(fā)明的各個(gè)方面。其中，圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中的電勵(lì)磁風(fēng)電系統(tǒng)的一勵(lì)磁控制電路的電路結(jié)構(gòu)圖；圖2示出現(xiàn)有技術(shù)中的電勵(lì)磁風(fēng)電系統(tǒng)的另一勵(lì)磁控制電路的電路結(jié)構(gòu)圖；圖3示出依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，用于電勵(lì)磁風(fēng)電系統(tǒng)的勵(lì)磁控制電路的電路結(jié)構(gòu)圖；以及圖4示出圖3中的勵(lì)磁控制電路藉由控制模塊進(jìn)行控制的原理架構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式為了使本申請(qǐng)所揭示的技術(shù)內(nèi)容更加詳盡與完備，可參照附圖以及本發(fā)明的下述各種具體實(shí)施例，附圖中相同的標(biāo)記代表相同或相似的組件。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下文中所提供的實(shí)施例并非用來限制本發(fā)明所涵蓋的范圍。此外，附圖僅僅用于示意性地加以說明，并未依照其原尺寸進(jìn)行繪制。下面參照附圖，對(duì)本發(fā)明各個(gè)方面的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中的電勵(lì)磁風(fēng)電系統(tǒng)的一勵(lì)磁控制電路的電路結(jié)構(gòu)圖。參照?qǐng)D1，該勵(lì)磁控制電路包括一全功率變換器、一 DC-DC轉(zhuǎn)換器104、一滅磁裝置106和一勵(lì)磁裝置108。其中，該全功率變換器包括一網(wǎng)側(cè)變流器100、一機(jī)側(cè)變流器102和位于該網(wǎng)側(cè)變流器100和該機(jī)側(cè)變流器102之間的母線電容Cp。網(wǎng)側(cè)變流器100的交流側(cè)與電網(wǎng)相耦接，以及機(jī)側(cè)變流器102的交流側(cè)與風(fēng)機(jī)的三相繞組相耦接。此外，DC-DC轉(zhuǎn)換器104藉由一對(duì)反向的二極管電性連接至母線電容Cp，從而將母線電容Cp兩端所加載的直流電壓作為該DC-DC轉(zhuǎn)換器104的直流輸入電壓。當(dāng)經(jīng)由該DC-DC轉(zhuǎn)換器104對(duì)所輸入的直流電壓進(jìn)行降壓處理后，可利用該DC-DC轉(zhuǎn)換器104輸出的直流電壓對(duì)勵(lì)磁裝置108進(jìn)行供電。當(dāng)勵(lì)磁裝置108正常工作時(shí)，輸出電勵(lì)磁所需的勵(lì)磁電流至風(fēng)機(jī)。在圖1中，DC-DC轉(zhuǎn)換器104與勵(lì)磁裝置108之間還設(shè)有一滅磁裝置106，當(dāng)勵(lì)磁裝置108運(yùn)行異?；騽?lì)磁電流突然消失時(shí)，該滅磁裝置106用來快速地消滅已建立的勵(lì)磁磁場(chǎng)。從圖1所示的電路結(jié)構(gòu)可知，全功率變換器承擔(dān)風(fēng)機(jī)所發(fā)出的全部功率，并且勵(lì)磁裝置108運(yùn)行所需提供的直流電來自DC-DC轉(zhuǎn)換器104的輸出端。一旦全功率變換器或者DC-DC轉(zhuǎn)換器104出現(xiàn)運(yùn)行故障，勵(lì)磁裝置108將會(huì)突然掉電，進(jìn)而風(fēng)機(jī)會(huì)突然失磁以致造成轉(zhuǎn)矩消失，變流器無法提供制動(dòng)轉(zhuǎn)矩給風(fēng)機(jī)，使風(fēng)電系統(tǒng)中的組件損壞。有鑒于此，這種電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)給電勵(lì)磁風(fēng)電系統(tǒng)的勵(lì)磁可靠性和運(yùn)行穩(wěn)定性帶來了潛在的嚴(yán)重安全隱
串
■/Q1、O圖2示出現(xiàn)有技術(shù)中的電勵(lì)磁風(fēng)電系統(tǒng)的另一勵(lì)磁控制電路的電路結(jié)構(gòu)圖。參照?qǐng)D2,該勵(lì)磁控制電路包括一全功率變換器、一勵(lì)磁主開關(guān)204、一工頻變壓器206、一相控整流橋208、一滅磁裝置210和一勵(lì)磁裝置212。類似地，該全功率變換器包括一網(wǎng)側(cè)變流器200、一機(jī)側(cè)變流器202和位于該網(wǎng)側(cè)變流器200和該機(jī)側(cè)變流器202之間的母線電容Cp0網(wǎng)側(cè)變流器200的交流側(cè)與電網(wǎng)相耦接，以及機(jī)側(cè)變流器202的交流側(cè)與風(fēng)機(jī)的三相繞組相耦接。與圖1不同的是，勵(lì)磁裝置的供電電源并不是藉由全功率變換器中的母線電容和DC-DC轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)，而是直接通過交流電網(wǎng)、工頻變壓器和相控整流橋來提供供電電壓。然而，這種勵(lì)磁方式也存在諸多缺陷，例如，勵(lì)磁裝置212的直流供電電壓來自交流電網(wǎng)，當(dāng)交流電網(wǎng)的電壓跌落或完全掉電時(shí)，相控整流橋208輸出端的直流電壓將會(huì)突然消失，勵(lì)磁裝置212突然掉電進(jìn)而會(huì)使風(fēng)機(jī)失磁造成轉(zhuǎn)矩突變。又如，設(shè)置于勵(lì)磁開關(guān)204和熔斷器之后的工頻變壓器206體積龐大，成本較高，在加劇勵(lì)磁控制電路的設(shè)計(jì)成本的同時(shí)，還會(huì)增加電路布設(shè)和安裝的預(yù)留空間。為了解決上述圖1和圖2中的勵(lì)磁控制電路所存在的缺陷或不足，圖3示出依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，用于電勵(lì)磁風(fēng)電系統(tǒng)的勵(lì)磁控制電路的電路結(jié)構(gòu)圖。參照?qǐng)D3，該勵(lì)磁控制電路包括一直流勵(lì)磁模塊32、全功率變換器34和36、一勵(lì)磁裝置38。此外，該勵(lì)磁控制電路還包括一滅磁裝置37，設(shè)置于直流勵(lì)磁模塊32的輸出端與勵(lì)磁裝置38之間，以便在勵(lì)磁裝置38運(yùn)行異?；騽?lì)磁電流突然消失時(shí)，快速地消滅已建立的勵(lì)磁磁場(chǎng)。其中，全功率變換器34包括一網(wǎng)側(cè)變流器341、一母線電容Cl和一機(jī)側(cè)變流器343，全功率變換器36包括一網(wǎng)側(cè)變流器361、一母線電容C2和一機(jī)側(cè)變流器363。直流勵(lì)磁模塊32的直流輸入端電性連接至全功率變換器34和36中的母線電容Cl和C2，其直流輸出端電連接至滅磁裝置37。全功率變換器34的網(wǎng)側(cè)變流器341的交流側(cè)電性耦接至交流電網(wǎng)，其機(jī)側(cè)變流器343的交流側(cè)電性耦接至風(fēng)機(jī)的一三相繞組，并且該網(wǎng)側(cè)交流器341的直流側(cè)與該機(jī)側(cè)變流器343的直流側(cè)均接至母線電容Cl。類似地，全功率變換器36的網(wǎng)側(cè)變流器361的交流側(cè)電性耦接至交流電網(wǎng)，其機(jī)側(cè)變流器363的交流側(cè)電性耦接至風(fēng)機(jī)的另一三相繞組，并且該網(wǎng)側(cè)交流器361的直流側(cè)與該機(jī)側(cè)變流器363的直流側(cè)均接至母線電容C2。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的勵(lì)磁控制電路中的多個(gè)全功率變換器(如全功率變換器34和36)不僅適用于包含多套三相繞組的風(fēng)機(jī)(諸如六相電機(jī)，九相電機(jī)，十二相電機(jī)等等)，還可應(yīng)用于僅僅具有一套三相繞組的三相電機(jī)。對(duì)應(yīng)地，全功率變換器34的機(jī)側(cè)變流器343的交流側(cè)以及全功率變換器36的機(jī)側(cè)變流器363的交流側(cè)均電性耦接至三相電機(jī)的同一三相繞組，該可替換實(shí)施例的技術(shù)方案同樣也包含于本發(fā)明的范圍內(nèi)。直流勵(lì)磁模塊32包括DC-DC轉(zhuǎn)換器321和DC-DC轉(zhuǎn)換器323，該DC-DC轉(zhuǎn)換器321的直流輸入端電性耦接至母線電容Cl，該DC-DC轉(zhuǎn)換器323的直流輸入端電性耦接至母線電容C2，該DC-DC轉(zhuǎn)換器321和323的直流輸出端并聯(lián)連接。由上述可知，當(dāng)電勵(lì)磁風(fēng)電系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)要求電勵(lì)磁所需的勵(lì)磁電流時(shí)，可藉由全功率變換器34和直流勵(lì)磁模塊32中的DC-DC轉(zhuǎn)換器323對(duì)勵(lì)磁裝置38進(jìn)行供電，以便該勵(lì)磁裝置38運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生該勵(lì)磁電流。可替換地，亦可藉由全功率變換器36和直流勵(lì)磁模塊32中的DC-DC轉(zhuǎn)換器321對(duì)勵(lì)磁裝置38進(jìn)行供電，以便該勵(lì)磁裝置38運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生該勵(lì)磁電流。因此，在提供該勵(lì)磁裝置38運(yùn)行所需的直流供電電壓時(shí)，直流勵(lì)磁模塊32中的DC-DC轉(zhuǎn)換器321和DC-DC轉(zhuǎn)換器323之間互為冗余，當(dāng)其中的一 DC-DC轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)故障時(shí)，可利用另一 DC-DC轉(zhuǎn)換器輸出該供電電壓。此外，在母線電容Cl與DC-DC轉(zhuǎn)換器323之間，以及母線電容C2與DC-DC轉(zhuǎn)換器321之間均設(shè)置一對(duì)反向連接的二極管。在一具體實(shí)施例中，該勵(lì)磁控制電路還包括一交流勵(lì)磁模塊30。該交流勵(lì)磁模塊30的輸入端電性連接至交流電網(wǎng)，其輸出端電性連接至該直流勵(lì)磁模塊32的輸出端。具體地，該交流勵(lì)磁模塊30包括一勵(lì)磁開關(guān)302和一相控整流橋304。例如，該相控整流橋304為一三相可控整流橋或一單相可控整流橋。具體地，該勵(lì)磁開關(guān)302的輸入端電性連接至交流電網(wǎng)，其輸出端與相控整流橋304相連接，以及該相控整流橋304的輸出端與直流勵(lì)磁模塊32的輸出端并聯(lián)連接。當(dāng)直流勵(lì)磁模塊32或全功率變換器34和36出現(xiàn)故障時(shí)，可閉合勵(lì)磁開關(guān)302，以便將來自電網(wǎng)的交流電壓經(jīng)由相控整流處理后，輸出一直流電壓作為勵(lì)磁裝置38運(yùn)行所需的供電電壓。因此，在本發(fā)明的勵(lì)磁控制電路中，除了藉由直流勵(lì)磁模塊32來提供該勵(lì)磁裝置38運(yùn)行所需的直流供電電壓之外，還可藉由交流勵(lì)磁模塊30來提供該直流供電電壓。換言之，從勵(lì)磁供電方式來說，直流勵(lì)磁裝置32和交流勵(lì)磁裝置30之間互為冗余，當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落或掉電時(shí)，仍然可以從母線電容Cl或C2取電從而提供勵(lì)磁裝置38的供電電壓。需要指出的是，針對(duì)本發(fā)明的勵(lì)磁控制電路，上述已詳細(xì)描述了直流勵(lì)磁模塊和交流勵(lì)磁模塊之間互為冗余，以及直流勵(lì)磁模塊中的DC-DC轉(zhuǎn)換器之間互為冗余。為了實(shí)現(xiàn)冗余備份功能，該勵(lì)磁控制電路還包括控制模塊39，該控制模塊39用于控制或切換DC-DC轉(zhuǎn)換器321和DC-DC轉(zhuǎn)換器323中的任何一個(gè)正常工作，并且該控制模塊39還用于控制勵(lì)磁開關(guān)302的閉合與斷開，以便在直流勵(lì)磁模塊故障時(shí)，通過控制勵(lì)磁開關(guān)302的通斷，由交流電網(wǎng)經(jīng)相控整流后直接給勵(lì)磁裝置供電，從而防止風(fēng)機(jī)突然失磁造成轉(zhuǎn)矩突變。此外，該控制模塊39還可控制相控整流橋304的導(dǎo)通角，以調(diào)節(jié)交流勵(lì)磁模塊30所輸出的直流電壓大小。在一具體實(shí)施例中，DC-DC轉(zhuǎn)換器321和DC-DC轉(zhuǎn)換器323各自的輸入端均具有一濾波單元(如濾波電容器)，以濾除母線電容Cl或C2至相應(yīng)DC-DC轉(zhuǎn)換器輸入端間的電纜上的電壓干擾。在一具體實(shí)施例中，每一全功率變換器中的網(wǎng)側(cè)變流器的交流側(cè)與交流電網(wǎng)之間還包括一第一共模抑制單元，如電感或共模扼流線圈，以抑制共模電流。參照?qǐng)D3，在網(wǎng)側(cè)變流器341的交流側(cè)與交流電網(wǎng)之間設(shè)置一電感以抑制共模電流，以及在網(wǎng)側(cè)變流器361的交流側(cè)與交流電網(wǎng)之間也設(shè)置一電感以抑制共模電流。在另一具體實(shí)施例中，每一全功率變換器中的機(jī)側(cè)變流器的交流側(cè)與風(fēng)機(jī)之間還包括一第二共模抑制單元，如電感或共模扼流線圈，以抑制共模電流。參照?qǐng)D3，在機(jī)側(cè)變流器343的交流側(cè)與風(fēng)機(jī)之間設(shè)置一電感以抑制共模電流，以及在機(jī)側(cè)變流器363的交流側(cè)與風(fēng)機(jī)之間也設(shè)置一電感以抑制共模電流。在又一具體實(shí)施例中，每一全功率變換器中的機(jī)側(cè)變流器的交流側(cè)與風(fēng)機(jī)之間還包括一 dv/dt抑制單元,藉由該dv/dt抑制單元來抑制dv/dt電壓。圖4示出圖3中的勵(lì)磁控制電路藉由控制模塊進(jìn)行控制的原理架構(gòu)圖。參照?qǐng)D3和圖4，第一全功率變換器34包括網(wǎng)側(cè)變換器341和機(jī)側(cè)變換器343，第二全功率變換器36包括網(wǎng)側(cè)變換器361和機(jī)側(cè)變換器363，DC-DC轉(zhuǎn)換器323連接至第一全功率變換器34中的母線電容，DC-DC轉(zhuǎn)換器321連接至第二全功率變換器36中的母線電容。對(duì)于控制模塊39來說，該控制模塊39輸出一控制信號(hào)S1、一控制信號(hào)S2和一控制信號(hào)CTRL，其中，該控制信號(hào)SI用于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器323的運(yùn)行或停止，該控制信號(hào)S2用于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器321的運(yùn)行或停止，以及該控制信號(hào)CTRL用于控制勵(lì)磁開關(guān)302的閉合與關(guān)斷。在一具體實(shí)施例中，當(dāng)交流電網(wǎng)的電壓跌落或掉電時(shí)，勵(lì)磁控制電路利用直流勵(lì)磁模塊30的DC-DC轉(zhuǎn)換器323或DC-DC轉(zhuǎn)換器321對(duì)勵(lì)磁裝置38進(jìn)行供電。例如，控制模塊39通過控制信號(hào)SI使DC-DC轉(zhuǎn)換器323運(yùn)行，以便提供勵(lì)磁裝置38的供電電壓?；蛘?，控制模塊39通過控制信號(hào)S2使DC-DC轉(zhuǎn)換器321運(yùn)行，以便提供勵(lì)磁裝置38的供電電壓。在一具體實(shí)施例中，當(dāng)DC-DC轉(zhuǎn)換器中的一 DC-DC轉(zhuǎn)換器323 (或DC-DC轉(zhuǎn)換器321)出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，控制模塊39輸出一控制信號(hào)S2 (或控制信號(hào)SI)，以便使另一 DC-DC轉(zhuǎn)換器321 (或DC-DC轉(zhuǎn)換器323)對(duì)勵(lì)磁裝置38進(jìn)行供電。在另一具體實(shí)施例中，當(dāng)DC-DC轉(zhuǎn)換器中的一 DC-DC轉(zhuǎn)換器323 (或DC-DC轉(zhuǎn)換器321)出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，控制模塊39還可輸出一開關(guān)控制信號(hào)CTRL，以閉合勵(lì)磁開關(guān)302從而利用交流勵(lì)磁模塊30對(duì)勵(lì)磁裝置38進(jìn)行供電。由上述可知，本發(fā)明的勵(lì)磁控制電路在提供勵(lì)磁裝置38的供電電壓時(shí)，若直流勵(lì)磁模塊32的一 DC-DC轉(zhuǎn)換器在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障,貝U控制模塊39可輸出一控制信號(hào)(SI或S2)或一開關(guān)控制信號(hào)(CTRL)，以便使直流勵(lì)磁模塊32中的另一 DC-DC轉(zhuǎn)換器投入運(yùn)行或者直接采用交流勵(lì)磁模塊30進(jìn)行供電。此外，若交流電網(wǎng)電壓跌落或掉電，導(dǎo)致交流勵(lì)磁模塊30無法正常工作時(shí)，控制模塊39亦可輸出控制信號(hào)SI或控制信號(hào)S2，以便使直流勵(lì)磁模塊32中的DC-DC轉(zhuǎn)換器323或DC-DC轉(zhuǎn)換器321投入運(yùn)行以提供供電電壓。采用本發(fā)明的勵(lì)磁控制電路及其電勵(lì)磁風(fēng)電系統(tǒng)，通過多個(gè)全功率變換器各自的直流母線電容來提供對(duì)應(yīng)的DC-DC轉(zhuǎn)換器的直流輸入電壓，進(jìn)而利用該DC-DC轉(zhuǎn)換器降壓處理后的直流電壓對(duì)勵(lì)磁裝置進(jìn)行供電，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器彼此之間的冗余機(jī)制。此外，本發(fā)明還可通過交流勵(lì)磁模塊直接對(duì)勵(lì)磁裝置進(jìn)行供電，以實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁供電方式(即，來自電網(wǎng)的交流方式和來自母線電容的直流方式)之間的冗余，可顯著地提升電勵(lì)磁的可靠性和電勵(lì)磁風(fēng)電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性。上文中，參照附圖描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。但是，本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員能夠理解，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作各種變更和替換。這些變更和替換都落在本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于電勵(lì)磁風(fēng)電系統(tǒng)的勵(lì)磁控制電路，其特征在于，所述勵(lì)磁控制電路包括: 多個(gè)全功率變換器，每一全功率變換器包括: 一機(jī)側(cè)變流器，具有一交流側(cè)和一直流側(cè)，所述交流側(cè)電性連接至一風(fēng)機(jī)，所述直流側(cè)并聯(lián)連接至一母線電容；以及 一網(wǎng)側(cè)變流器，具有一交流側(cè)和一直流側(cè)，所述交流側(cè)電性連接至一交流電網(wǎng)，所述直流側(cè)并聯(lián)連接至所述母線電容； 一直流勵(lì)磁模塊，包括多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器，每一 DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸入接口電性耦接至相應(yīng)全功率變換器的所述母線電容，每一 DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出接口彼此并聯(lián)且電性耦接至一勵(lì)磁裝置，并藉由所述勵(lì)磁裝置提供所述風(fēng)機(jī)在勵(lì)磁時(shí)所需的勵(lì)磁電流；以及 一控制模塊，用于控制或切換所述多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器中的任一 DC-DC轉(zhuǎn)換器正常工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的勵(lì)磁控制電路，其特征在于，所述勵(lì)磁控制電路還包括一交流勵(lì)磁模塊，具有彼此串聯(lián)連接的一勵(lì)磁開關(guān)和一相控整流橋，所述勵(lì)磁開關(guān)連接至所述交流電網(wǎng)，所述相控整流橋的輸出端與所述直流勵(lì)磁模塊的輸出端并聯(lián)連接，所述控制模塊控制所述勵(lì)磁開關(guān)的閉合與斷開。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的勵(lì)磁控制電路，其特征在于，當(dāng)所述交流電網(wǎng)的電壓跌落或掉電時(shí)，所述勵(lì)磁控制電路利用所述直流勵(lì)磁模塊對(duì)所述勵(lì)磁裝置進(jìn)行供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的勵(lì)磁控制電路，其特征在于，當(dāng)所述多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器中的一 DC-DC轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，所述控制模塊輸出一切換控制信號(hào)，以便所述多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器中的另一 DC-DC轉(zhuǎn)換器對(duì)所述勵(lì)磁裝置進(jìn)行供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的勵(lì)磁控制電路，其特征在于，當(dāng)所述多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器中的一DC-DC轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，所述控制模塊輸出一開關(guān)控制信號(hào)，以閉合所述勵(lì)磁開關(guān)從而利用所述交流勵(lì)磁模塊對(duì)所述勵(lì)磁裝置進(jìn)行供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的勵(lì)磁控制電路，其特征在于，每一DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸入端具有一濾波單元，以濾除所述母線電容至所述輸入端之間的電纜上的電壓干擾。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的勵(lì)磁控制電路，其特征在于，所述網(wǎng)側(cè)變流器的交流側(cè)與所述交流電網(wǎng)之間還包括一第一共模抑制單元，以抑制共模電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的勵(lì)磁控制電路，其特征在于，所述機(jī)側(cè)變流器的交流側(cè)與所述風(fēng)機(jī)之間還包括一第二共模抑制單元，以抑制共模電流。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的勵(lì)磁控制電路，其特征在于，所述機(jī)側(cè)變流器的交流側(cè)與所述風(fēng)機(jī)之間還包括一 dv/dt抑制單元，以抑制dv/dt電壓。
10.一種電勵(lì)磁風(fēng)電系統(tǒng),包括一風(fēng)機(jī)和一勵(lì)磁裝置，所述勵(lì)磁裝置用于提供所述風(fēng)機(jī)勵(lì)磁所需的勵(lì)磁電流，其特征在于，所述電勵(lì)磁風(fēng)電系統(tǒng)還包括: 一勵(lì)磁控制電路，所述勵(lì)磁控制電路為如權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的勵(lì)磁控制電路。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種勵(lì)磁控制電路及其電勵(lì)磁風(fēng)電系統(tǒng)，該勵(lì)磁控制電路包括多個(gè)全功率變換器，每一變換器包括機(jī)側(cè)變流器以及網(wǎng)側(cè)變流器；直流勵(lì)磁模塊，包括多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器；以及控制模塊，用于控制或切換任一DC-DC轉(zhuǎn)換器正常工作，控制勵(lì)磁開關(guān)的閉合與斷開。采用本發(fā)明，通過多個(gè)全功率變換器各自的母線電容提供DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸入電壓，進(jìn)而對(duì)勵(lì)磁裝置供電以實(shí)現(xiàn)DC-DC轉(zhuǎn)換器間的冗余。此外，本發(fā)明還可通過交流勵(lì)磁模塊對(duì)勵(lì)磁裝置供電，以實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁供電方式間的冗余，顯著提升電勵(lì)磁的可靠性和電勵(lì)磁風(fēng)電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H02P9/38GK103208960SQ201210012818
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者陸巖松, 王長(zhǎng)永, 陳俊, 羅雪肖, 穆俊升 申請(qǐng)人:臺(tái)達(dá)電子企業(yè)管理(上海)有限公司