本发明专利技术的风力发电装置能够降低电力变换装置的损失。该风力发电装置（２００）具备：在轴上至少安装有１片叶片（１２０ａ）的风车（１２０）、利用所述轴的旋转进行多相交流发电的发电机（１１０）和为了调节输出该发电机的发电电力而进行ＰＷＭ控制的多相电力变换装置（１４０），所述ＰＷＭ控制对各相设置了在１个周期期间不重复的控制停止期间。从而，控制期间和其他相的控制停止期间的脉冲密度变粗，在相间脉冲上产生疏密。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具备发电机和进行PWM控制的多相电力变换装置的 风力发电装置。
技术介绍
风力发电装置其构成是具备将风能变换成旋转能的翼(叶片)、从传 递给转子的旋转能提取电力的发电机和将提取的电力向电力系统输出的 电力变换装置，向与电力系统连接的家庭和工厂等负荷供给电力。另外， 专利文献1中揭示了一种在用于多相脉沖宽度调制的各电压指令上加上相 同补偿量、减少开关期间的技术。专利文献l: U S 5041343 「Process of pulse duration modulation of a multi-phase converter」要想有效地将风能变换成电力，重要的是发电机、电力变换装置的高 效率化。特别是在电力变换装置中使用的I G B T (Insulated Gate Bipolar Transistor)等的开关损失成为问题。即使是将专利文献1所述的技术用于电力变换装置的情况，也基于为 了开关器件的短路保护而设定的接通断开脉冲的接通延迟时间(死区时 间)，而使电力变换器输出的交流电流的低频高次谐波电流变大。关系到 电力系统，在输出发电电力的电力变换器中，必须抑制电流的高次谐波成 分使之小。另外，由于高次谐波成分的存在而存在铁损及铜损增加的问题。
技术实现思路
本专利技术的课题在于，提供一种能够降低电力变换装置损失的风力发电 装置。为了解决所述课题，本专利技术的风力发电装置，其包括在轴上至少安装有l片叶片的风车、利用所述轴的旋转进行多相交流发电的发电机和为了调节输出该发电机的发电电力而进行PWM控制的电力变换装置，所述 风力发电装置的特征在于，所述PWM控制对各相设置了在1个周期期间不 重复的控制停止期间。由此，由于各相设置了PWM控制的控制停止期间，因此电力变换装 置的开关损失降低，能够实现高效率的风力发电装置。此时， 一个相的控 制停止期间和其他相的控制期间重叠，相间电压的脉冲密度变粗。另外， 一个相的控制期间和其他相的控制期间重叠，相间电压的脉冲密度变密。 从而，该PWM脉冲波形控制具备脉冲密度变化的特征。特别是在作为发 电机使用绕组型感应发电机的情况下，通过控制加载在一侧绕组上的励磁 电流的频率，从而能够使发电频率与连接另一侧绕组的电力系统的系统频 率一致。还有，为了避免控制停止期间的开关元件的发热，优选是当电力 变换器输出的交流电压的频率(基本波)高时采用改变脉冲密度的PWM 方式。专利技术效果根据本专利技术，能够降低电力变换装置的损失。附图说明图1是表示本专利技术的一实施方式的风力发电装置和电力系统的整体构 成图。图2是本专利技术的一实施方式的风力发电装置的详细构成图。图3是转换器的电路图。图4是转换器控制装置的内部构成图的一部分。图5是转换器控制装置的内部构成图的其他部分。图6是用于说明PWM运算方式的图。图7是风车控制装置的内部构成图。图8是表示被PWM控制的转换器的输出波形的图。图9是用于说明基于死区时间设定的低频高次谐波的图。图IO是关于死区时间补偿的动作说明图。图11是表示死区时间补偿适用时的高次谐波解析结果的图。图12是本专利技术的其他实施方式的风力发电装置的详细构成图。图13是转换器控制装置的其他内部构成图。图中，110、 115 —发电机，120 —风车，120a—叶片，130—风车控制 装置，140 —转换器(电力变换装置)，150、 155 —转换器控制装置，160 —遮断器，170 —变压器，250—电力系统，200、 210—风力发电装置，301、 302—电磁接触器，310—初充电电路，320 —转换器(第一电力变换器)， 330—转换器(第二电力变换器)，340—门电路，401、 402、 403 —加法器， SW—切换器，Lr、 Ln—电抗器，Cr、 Cn—电容器，Cd—蓄电器，PTs、 PTg—电压传感器，CTr、 CTn、 CTs—电流传感器，Sll、 S12、 S21、 S22、 S31、 S32—IGBT元件，PCHCAL—倾斜角指令运算器，PREFCAL—电力 指令运算器，THDET—相位检测器，ROTDET—旋转相位检测器，SLDET 一励磁相位运算器，PQCAL—电力运算器，SYNC—同步控制器，dqtrs — 旋转坐标变换器，32trs—3相2相变换器，APR—有效电力调节器，AQR 一无效电力调节器，AVR—电压调节器，DCAVR—直流电压调节器， dq23trs-01、 dq23trs-02—2相3相坐标变换器，32dqtrs-01、 32dqtrs-02—3 相2相坐标变换器，1一ACR、 2—ACR、 3—ACR、 4—ACR—电流调节器， PWMn、 PWMr—PWM运算器，Vs—系统电压，Vg—定子电压，Vr—发 电机电压，Ir一发电机电流，Is—系统电流，In—转换器输出电流，U—风 速，旋转速度，SgO—控制切换信号，Sgl —动作信号，Sg2 —外部信 号，TH、 THs—相位信号，Eref—电压指令，Edc—直流电压，Qref—无效 电力指令，Pref—有效电力指令，Pchref—叶片角度指令，Ipnstr—p轴电 流指令，Pulse_cnv—u、 Pulse—cnv— v、 Pulse—cnv—w—脉冲指令，Uav—平 均风速，Pchref-倾斜角指令，Iqr—r、 Ipr—r—发电机电流指令。具体实施例方式(第一实施方式)利用附图，对本专利技术的第一实施方式的风力发电装置的构成进行说明。图1中，风力发电装置200与电力系统250连接，具备作为电力变换装 置的转换器(励磁装置)140、发电机11O、风车120、风车控制装置130、转换器控制装置150、变压器170及遮断器160。在此，电力系统250在容量 大时可以只当作电源，利用没有图示的输电线向家庭和大厦、工厂等输电。风车120具备3片叶片120a，与发电机110的转子机械连接，发电机IIO 与转换器140电连接。还有，根据需要，风车120和转子经由齿轮连接。遮 断器160具备用于将风力发电装置200从电力系统250电断开的功能。风车控制装置130具备的功能是输入风速U和发电机110的旋转速度o) 的值，向叶片120a输出倾斜角指令Pchref,控制叶片角度，或进行有效电 力指令Pre撤运算，向转换器控制装置150输送有效电力指令Pref、无效电 力指令Qref。转换器控制装置150按照各种指令对转换器140进行PWM控制，调节 并控制发电机110向电力系统250直接输出的电力和将发电机110发电的电 力经由转换器140内部的蓄电器Cd (图2)向电力系统250输出的电力(有 效电力、无效电力)。另外，转换器控制装置150还具备分别控制倾斜角指 令Pchre汲发电机110的励磁电流的频率、使发电频率和系统频率一致的功 能。接下来，利用图2关于风力发电装置200进行详细说明。图2是表示发 电机110采用绕组型感应发电机的构成。如上所述，风力发电装置200具备 转换器140、发电机IIO、风车120、风车控制装置130和转换器控制装置150， 转换器140和电力系统250经由变压器170和遮断器160连接。转换器140具备能够双向进行交流一直流转换的2个转换器320、 330、 配本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种风力发电装置，其包括：在轴上至少安装有１片叶片的风车、利用所述轴的旋转进行多相交流发电的发电机和为了调节并输出该发电机的发电电力而进行ＰＷＭ控制的电力变换装置，所述风力发电装置的特征在于， 所述电力变换装置对各相设置在１个周期期间不重复的控制停止期间来进行ＰＷＭ控制。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：一濑雅哉，大原伸也，二见基生，松竹贡，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。