用于电源转换器的监测单元制造技术

本发明专利技术涉及一种被配置为用于监测风力涡轮机的电源转换器的监测单元，该监测单元包括：电连接装置，其被配置为将监测单元连接到一个或多个电转换器组件；冷区域，其包括数据通信接口；以及一个或多个热区域，其专用于从一个或多个电转换器组件获得测量结果。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电源转换器的监测单元
本专利技术涉及用于监测风力涡轮机的电源转换器的电气组件的监测单元和方法。
技术介绍
该转换器是现代风力涡轮机的电气组件中最昂贵的部分之一。同时，与风力涡轮机的可用性相关的，该转换器是一个易受损害的组件。因此，能够尽快地解决转换器的问题是很重要的。
技术实现思路
本专利技术提供了一种监测风力涡轮机的转换器的组件的监测单元和方法，以便促进在电源转换器的根本原因分析和健康测定中使用的可靠数据。本专利技术的目的是提供一种监测单元，其被配置用于监测风力涡轮机的电源转换器，所述监测单元包括电连接装置，该电连接装置被配置用于将所述监测单元连接到一个或多个电转换器组件；冷区域，其包括数据通信接口；以及一个或多个热区域，其专用于从一个或多个电转换器组件获得测量值。根据本专利技术的有利实施例，当转换器活动时，即当转换器转换从风力涡轮发电机产生的功率(有时也称为发电模式)时，进行转换器的测量。连接装置可以实现为导线，其一端安装在监测单元，优选地，直接安装在热区域；另一端连接到转换器组件，优选地，连接到本文中的需要监测的端子。作为一种选择，连接装置可以实现为连接器的插针、插头、导线等。连接装置的物理设计优选地取决于要监测的转换器。术语“冷区域”应该被理解为关于手触摸(即保护防止电击)是安全的区域。冷区域为包括热区域的监测单元提供服务。服务可以包括促进功率前往监测单元的功率消耗元件、促进监测单元的元件之间的通信以及促进监测单元与周边之间的通信(诸如通过数据通信网络发送数据、数据处理等)。术语“热区域”应该被理解为执行转换器组件的测量的监测单元的分离区域。这些区域可能不会保护防止电击，并且可能具有被测量的转换器组件的电势。在本专利技术的实施例中，监测单元暂时连接到电源转换器。在转换器需要监测的情况下(即由于怀疑错误、性能监测等原因)，监测单元的暂时或可释放的连接是有利的。通过连接监测单元，周期性错误的数据可以被检索到(否则该数据将被遗漏)，并且可以监测预定的故障值。之后，可以将其移除并连接到另一个转换器。此外，如果监测单元是独立的设备，那会是有利的，优选地，其是自供电的设备。优选地，独立应表示监测单元是自供电的，从而关于地电势实现监测单元中的浮动电势。这是有利的，因为监测单元的电流隔离减少或消除了关于从一个电路到另一个电路的电流耦合(例如，其可能干扰开关的栅极驱动器)、电容等的问题。此外，独立的监测单元的优点在于，当一个风力涡轮机中的转换器的监测完成时，监测单元可用于监测另一个风力涡轮机中的转换器。例如通过包括一个电池，监测单元可以是自供电的。在本专利技术的一个实施例中，冷区域是从一个或多个热区域中的每个区域电流隔离的。冷区域和热区域的电流隔离对于确保热区域的电路不损害元件(诸如冷区域的电路)是重要的，其中热区域的电路不保护防止电击，并且测量高电流和电压。由于冷区域和热区域是电流隔离的，因此热区域和冷区域之间的通信可以例如通过光纤进行。以这种方式，来自热区域的测量结果可以传送到冷区域，并且可以处理监测单元中的测量数据，并且还可以将原始测量数据或处理的数据从监测单元传送以及传送到监测单元。作为光通信的替代方式，无线通信例如以无线电通信、脉冲变压器等形式可以携带从热区域到冷区域的测量数据。应当提到，当使用术语电流隔离时，它应该被理解或实现为在热区域和冷区域之间没有电连接器或实现为非常高的阻抗(优选为兆欧姆大小，例如1M欧姆或甚至10M欧姆)。在本专利技术的一个实施例中，一个或多个热区域在第一外壳中，并且冷区域在分离的第二外壳中。这是有利的，因为可将其定位在保护避免电噪声的远端位置，从而冷区域的外壳可以较少的暴露至干扰数据处理和通信的噪声。此外，将热区域和冷区域分离到不同的外壳中可以是有利的，因为其减少或去除一些安全问题，并且关于监测单元的实现，分离成两个单独的外壳也会是有利的。在本专利技术的一个实施例中，一个或多个热区域和冷区域位于相同的外壳中。在这种情况下，优选地，热区域和冷区域也在相同的印刷电路板上，但分离也是可以的。在本专利技术的一个实施例中，监测单元的热区域是通过来自转换器组件的测量点的电力自供电的。这是有利的，因为不需要从冷区域向热区域供电，这使得冷区域和热区域的电流隔离的创建变得容易。此外，这将支持监测单元的独立的版本。在本专利技术的一个实施例中，热区域包括至少一个测量电路和用于电流隔离热区域和冷区域的装置。在本专利技术的一个实施例中，用于电流隔离的装置是至少1兆欧姆的阻抗。这是有利的，因为更少的组件位于热区域的电噪声外壳中。在本专利技术的实施例中，热区域还包括包含以下各项的列表中的至少一个：运算放大器、模数转换器、数据通信接口和数据处理器。通过包括作为热区域的一部分的数据处理器可以减少在热区域和冷区域之间要传送的数据量，因为例如原始测量结果可以被处理，因此只有少数表示原始测量结果的数据可能传送到冷区域。在本专利技术的一个实施例中，其中所述一个或多个转换器组件从包括以下各项的列表中选择：半导体开关、电容器(DC或AC)、母线、电感、滤波器、电解质和二极管。因此，可以从监测单元监测有源和无源转换器组件。在本专利技术的一个实施例中，连接装置被配置用于将监测单元电连接到逆变器的输出功率端子。因此，监测单元连接到相电流，即电源模块的输出，其中从该电源模块至少能够测量开关电压。作为一种选择，连接装置将监测单元连接到开关的栅极驱动器或开关或二极管的端子。此外，监测单元可以连接到转换器的电气或热系统中的相关测量点，其促进包括半导体开关的基板、逆变器的冷却系统等的期望测量。例如，应该注意到，电流也可以通过已知的磁耦合装置来测量，并且温度测量也不一定需要监测单元和测量对象之间的电连接。优选地，半导体开关被理解为IGBT开关，但也可以是MOSFET、GTO、IGCT、晶闸管、碳化硅开关等。在本专利技术的实施例中，电连接装置包括第一部分和第二部分，其中第一部分附接到监测单元，第二部分可移除地附接到第一部分。能够改变连接装置的第二部分是非常有利的，因为这有助于将监测单元快速适应于任何类型的转换器。优选地，例如第一部分以永久方式附接到构成监测单元的热区域的印刷电路板。第一部分可以是印刷电路板的一部分(诸如端子)，或者同样的为延伸到覆盖印刷电路板或监测单元的盖中的一种插座。在本专利技术的一个实施例中，从所述一个或多个转换器组件获得的所述测量结果可以针对以下各项给出一个或多个状态的信息：所述转换器的健康、工作环境、参数、所述转换器(或转换器组件)的优化控制和定时。优选地，定时应被理解为一般的定时问题，作为参考，诸如单个开关的开关定时和在多个开关之间的相关定时、事件的时间戳等。上述至少包括时间、温度、开关电压和开关电流。在本专利技术的一个实施例中，测量半导体开关的集电极发射极电压(Vce)。这是有利的，因为可以使用集电极发射极电压的变化来估计半导体开关的寿命结束、半导体开关的温度、半导体开关的负载电平等。此外，测量可以用作以后根本原因分析等的参考。在本专利技术的实施例中，测量通过半导体开关的电流。在本专利技术的实施例中，监测单元进一步有助于测量直流链路的电压。能够测量与各个组件(诸如IGBT和电容器)相关的电压是有利的，并且这些单独电压/DC链路电压的总和可有利于获得。后者在模块化多电平转换本文档来自技高网...

【技术保护点】
监测单元4，所述监测单元4被配置用于监测风力涡轮机的电源转换器2，所述监测单元4包括：电连接装置6，所述电连接装置6被配置用于将所述监测单元4连接到一个或多个电转换器组件，冷区域8，所述冷区域8包括数据通信接口10，以及一个或多个热区域7，所述热区域7专用于从所述一个或多个电转换器组件获得测量结果。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.04 DK PA2014006401.监测单元4，所述监测单元4被配置用于监测风力涡轮机的电源转换器2，所述监测单元4包括：电连接装置6，所述电连接装置6被配置用于将所述监测单元4连接到一个或多个电转换器组件，冷区域8，所述冷区域8包括数据通信接口10，以及一个或多个热区域7，所述热区域7专用于从所述一个或多个电转换器组件获得测量结果。2.根据权利要求1所述的监测单元4，其中所述监测单元4暂时地连接到所述电源转换器2。3.根据前述权利要求中任一项所述的监测单元4，其中所述冷区域8与所述一个或多个热区域7中的每一个电流隔离。4.根据前述权利要求中任一项所述的监测单元4，其中所述一个或多个热区域7在第一外壳中，并且所述冷区域8位于分开的第二外壳中。5.根据权利要求1-3中任一项所述的监测单元4，其中所述一个或多个热区域7和所述冷区域8位于相同的外壳中。6.根据前述权利要求中任一项所述的监测单元4，其中所述监测单元4的热区域7从所述转换器组件的测量点自供电。7.根据前述权利要求中任一项所述的监测单元4，其中所述热区域7至少包括测量电路和用于电流隔离所述热区域7和所述冷区域8的装置。8.根据权利要求7所述的监测单元4，其中用于电流隔离的所述装置是至少1兆欧姆的阻抗。9.根据前述权利要求中任一项所述的监测单元4，其中所述热区域7还包括包含以下各项的列表中的至少一个：运算放大器、模数转换器、数据通信接口和数据处理器。10.根据前述权利要求中任一项所述的监测单元4，其中所述一个或多个转换器组件从包括以下各项的列表中选择：半导体开关18、电容器(DC或AC)、母线、电感、滤波器、电解质和二极管19。11.根据前述权利要求中任一项所述的监测单元4，其中，所述连接装置6被配置用于将所述监测单元4电连接到逆变器3的输出功率端...

【专利技术属性】
技术研发人员：比约恩·兰内斯塔，
申请(专利权)人：KK风能解决方案公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK