提供了一种包括用于功率变流器系统的低成本拓扑的系统。该系统利用电流源逆变器(CSI)的增压特性，并且利用PWM?CSI作为用于发电系统的电网侧变流器。另外，发电机侧变流器采用低成本器件，诸如但不限于二极管桥、晶闸管桥、和/或二极管与晶闸管的组合，并且相应地简化了发电机侧变流器和控制。此外，该系统相对于基于利用电压源逆变器(VSI)作为电网侧变流器以及二极管整流器作为发电机侧变流器的拓扑的传统电压源变流器，提供更宽的工作范围。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及变流器拓扑和电カ转换系统，更具体地，涉及用于发电应用的低成本和低复杂度的电カ转换系统。
技术介绍
传统能源(例如，油、天然气以及煤)是有限的，不可再生的，并且正快速耗尽。因此，利用可再生能源，诸如风能、燃料电池、太阳能等，具有重要意义。用于把风生成的能量提供给电カ网的基于风的能量转换系统正经历大規模发展并日益流行。特别地，风能转换系统把风的动能转换成电或其它形式的能量。此外，风能的利用是快速增长的发电技术，其被认为是环境友好的发电方式。 典型的风能转换系统(WECS)的主要部件包括风カ涡轮机、发电机、互连装置以及控制系统。通常，传统系统包括同步发电机、永磁体同步发电机和/或感应发电机(例如，用于风カ涡轮机的鼠笼型和绕线转子型发电机)。此外，互连装置包括可以实现电カ控制、平稳启动以及互连功能的电カ变流器。一般地，电压源变流器(VSC)和电流源变流器(CSC)都可被用于WECS中。各种传统拓扑可用于基于VSC和CSC的WECS。通常，基于VSC的拓扑包括包括ニ极管整流器、升压变流器以及脉宽调制(PWM)电压源逆变器(VSI)的互连系统，或者包括ニ极管整流器连同PWM VSI的互连系统，或者包括背对背PWM VSI的互连系统。此外，传统的基于CSC的拓扑包括采用ニ极管整流器和相控可控娃换流器(thyristor inverter)的互连系统，采用基于背靠背相控可控硅的变流器的互连系统，或采用背靠背PWM CSC的互连系统。然而，大多数传统拓扑包括用在发电机侧变流器中的大量昂贵有源半导体器件。在采用ニ极管整流器连同PWM VSI的其它传统拓扑中，利用可能増加系统和控制的成本和复杂度的升压电路。
技术实现思路
以下给出简要概述以便提供本专利技术的ー些方面的基本理解。该概述并非泛泛概括，也并非要标识重大或关键元件或描绘本专利技术的范围。其仅是为了以简化形式给出ー些概念，作为后面给出的更详细描述的前序。电流源逆变器(CSI)的升压特性适合风能转换系统(WECS)的本质。鉴于此，此处公开了与脉宽调制(PWM)CSI —起利用ニ极管和/或相控晶闸管整流器的用于风カ发电应用的低成本拓扑。此外，低成本器件(诸如但不限于ニ极管桥、晶闸管桥、或ニ极管与晶闸管的组合等)被利用作为发电机侧变流器以及PWM CSI被用作电网侧变流器。在ー个方面，此处公开了用于发电应用的低成本拓扑。特别地，所公开的发电系统包括发电机(例如，永磁体同步发电机)以将动能转换成电能。通过采用ニ极管整流器、晶闸管整流器和/或包括ニ极管与晶闸管的组合的电路将所生成的电能转换成直流(DC或dc)电流。在dc电流被提供作为PWM CSI的输入之前，dc电流经过dc链路，例如电感器。PWM CSI生成可被传递到公用电网的固定频率和/或电压输出。为了实现前述和相关内容，此处结合以下说明和附图描述了所公开专利技术的某些示例方面。然而，这些方面表示可以采用此处公开原理的各种方式中的几种，并且旨在包括所有这些方面及其等效内容。当结合附图考虑时，根据以下详细描述，其它优点和新颖特征将变得清楚。附图说明图I示出根据本说明书一个方面的基于全功率变流器的风能转换系统(WECS)的简化框图。图2A示出包括连接到用于发电的永磁体同步发电机(PMSG)的三相二极管整流器 的示例系统。图2B示出描绘由二极管整流器输出的dc链路电流的图形。图3示出采用脉宽调制(PWM)电流源逆变器(CSI)的示例电网侧变流器电路。图4A示出利用二极管整流器和PWM CSI的用于风能转换的示例系统。图4B示出根据本专利技术一个方面的利用以下拓扑的电力转换的示例系统，该拓扑包括相控晶闸管整流器和PWM CSI。图5示出描绘针对二极管整流器连同PWM CSI的dc电流需求的示例图形。图6A-6D示出用于电力转换的、采用二极管整流器连同PWM CSI的WECS的示例波形。图7A-7D示出用于电力转换的、采用相控晶闸管整流器和PWM CSI的WECS的示例波形。图8示出根据本说明书一个方面的在电力转换期间采用多个发电机侧变流器的示例系统。图9示出根据本专利技术一个方面的采用多个用于发电的发电机的示例系统。图10示出在长线缆应用中用于发电的示例系统。图11示出用于发电应用的示例低成本方法。具体实施例方式现在参照附图描述本专利技术，其中相似的附图标记通篇用来指相似的元件。在以下描述中，为了说明，阐述了多个特定细节以便提供透彻理解。然而，显而易见的是本专利技术可以无需这些特定细节而得以实施。在其它情况下，公知的结构和器件被示出为框图形式以便于描述。如在此申请中所使用的那样，术语“部件”、“系统”、“设备”、“接口”、“网络”、“器件”、“电路”等是指计算机相关实体，或者是硬件、硬件和软件组合、软件，或者是执行软件。例如，部件可以是但不限于处理器上运行的处理、处理器、硬盘驱动、(光和/或磁存储介质的)多存储驱动、对象、可执行文件、执行线程、程序和/或计算机、工业控制器、继电器、传感器和/或可变频率驱动。通过示例，运行在服务器上的应用和服务器都可以是部件。一个或更多个部件可以存在于处理和/或执行线程内，并且部件可以位于一台计算机上和/或分布在两个或更多计算机之间。除了前述之外，应该明白所要求保护的主题内容可以实现为使用通常程序和/或工程技术生成软件、固件、硬件或其任何适当的组合来控制计算器件(诸如可变频率驱动和控制器)以实现所公开的主题内容的方法、装置或制造物品。此处使用的术语“制造物品”旨在包括可从任何适当的计算机可读器件、介质或由这样的介质/器件生成的载体获得的计算机程序。例如，计算机可读介质可以包括但不限于磁存储器件(例如，硬盘，软盘，磁带等)、光盘(例如，压缩光盘(⑶)，数字多功能盘(DVD)等)、智能卡、以及闪速存储器件(例如，卡、棒、键驱动等)。此外，应该明白由发送器生成的载波可以被用来承载计算机可读电子数据，诸如在发送和接收电子邮件或在访问网络(诸如互联网或局域网(LAN))时使用的数据。当然，本领域技术人员将理解在不脱离所要求保护主题内容的范围或精神的情况下可以对该配置进行许多修改。此外，此处使用的词语“示例性的”是指作为示例、实例或说明。此处描述为“示例性的”的任何方面或设计不必解释为相对于其它方面或设计是优选或有利的。相反，词语示例性的使用g在以具体方式给出概念。如本申请中所使用的那样，术语“或”是指包括性的 “或”而不是排他性的“或”。也即是说，除非另外指出，或根据上下文显见，“X采用A或B”是指任何自然的包括性排列。也就是说，如果X采用A，X采用B，或X采用A和B，则在前面任一情况下满足“ X采用A或B”。此外，在本说明书和所附权利要求中使用的冠词“一”应该一般地被解释为“ー个或更多个”，除非另外指出或根据上下文显然指単数形式。风カ转换系统经历了巨大发展，这是由于风カ的环境益处、技术先进以及政府鼓励。此处公开的系统和方法提供用于具有合理工作范围的发电应用的低成本和简单设计的电カ变流器系统。可以明白尽管此处公开的实施例涉及示例风能转换系统(WECS)，但本说明书不限于此以及所公开的实施例可以在大多数任何电カ转换系统(例如，水力涡轮机)中实现。參照附图，图I示出根据本说明书ー个方面的基于全功率变流器的风能转换系统本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2010.06.21 US 12/819,8781.一种便于将电能传递到公用电网的用于电力转换的系统，包括 发电机侧变流器，其包括生成直流DC电流的电路，所述电路包括二极管桥或相控晶闸管桥中的至少之一；以及 电网侧变流器，其包括将所述DC电流转换成三相交流AC电流的电流源逆变器。2.根据权利要求I所述的系统，还包括被采用以导通所述晶闸管桥中的晶闸管的选通电流。3.根据权利要求I所述的系统，还包括DC链路，所述DC链路使所述发电机侧变流器与所述电网侧变流器连接并且提供所述发电机侧变流器与所述电网侧变流器之间的前向电流通路。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述DC链路包括电感器。5.根据权利要求I所述的系统，还包括便于电力转换的风力或水力涡轮机中的至少之o6.根据权利要求5所述的系统，还包括连接到所述风力或水力涡轮机中的至少之一的、将动能转换成电能的发电机，所述电能被提供到所述发电机侧变流器。7.根据权利要求I所述的系统，...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴景娅，纳维德·R·扎加里，吴斌，许德伟，汪家城，
申请(专利权)人：洛克威尔自动控制技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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