风力发电机变流器的自适应脉宽调制解决方案制造技术

一种脉宽调制波形发生器解决方案，应用于风电变流器领域。本发明专利技术能够根据风电变流器的系统特性以及风电应用中的实时工况以及系统的需求优先级，动态自适应地选择最优的脉宽调制波形模式，以达到最优的变流器输出特性。本发明专利技术解决了使用单一的脉宽调制模式的风电变流器不能工作在最优状态的问题。本发明专利技术的核心模块是脉宽调制模式性能计算模块１１，模块１１根据不同的系统参数、实时测量变量以及系统要求给出不同调制模式在现有系统现有工况下的综合性能值，然后模式选择模块将选定综合性能值最高调制模式，最后由波形发生模块输出波形。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型的电力电子脉宽调制的解决方案，应用于风力发电机的变流 器，以实现在各种复杂条件下，变流器都能工作在最优状态。
技术介绍
大功率电力电子的风力发电机变流器是现代风力发电机的重要部分。变流器的成 本约占整个风电机组成本的15%。变流器的可靠性是保障风机可靠运行的重要环节，同时 它的性能高低也是决定风机能否上网的关键因素之一。脉宽调制(Pulse Width Modulation)技术是风力发电机变流器的核心技术，其作 用在于以直流电压(Vdc)斩波脉冲形成可变频可变压的交流电效果。脉宽调制技术在风力发电机变流器的应用如图2所示。整个变流器(2)由电机端 全桥电路(3)和网络端全桥电路(5)组成。每一个桥式电流由三相六个叫绝缘栅双节型晶 体管(IGBT)外加续流二极管(Diode)的电力电子开关模块10组成，这两个全桥电路和直 流电压4共同完成了一个交流-直流-交流的变化。脉宽调制波形发生器6、7的作用在于 产生能够等效交流波形的脉冲开关，这些脉冲开关控制每个桥式电路中的电力电子开关导 通和截至，以达到交-直变换的作用。在变流器的普通应用中，直流电压的电压几乎是恒定 的。在这样的条件下，脉宽调制波形最终决定了电机端和电网段变流器的输出波形的大小， 频率，质量和动态特性等一系列的特性。脉宽调制波形对于对变流器的开关损耗和效率都 有一定程度的影响。单相交流电压的波形可以等效为如下关系γ权利要求一种风电变流器的自适应脉宽调制发生器的解决方案，其特征在于工况条件判断模块(10)，用于实时判定变流器工况条件；脉宽调制模式性能评估模块(11)，用于根据工况加权给出脉宽调制综合性能因数；选择环节(12)，用于实时选定最优脉宽调制模式；脉宽调制波形发生模块，用于实现产生选定的脉宽调制波形。2.按照权利要求1所述的风电变流器的自适应脉宽调制发生器的解决方案，其特征在于工况条件判断模块(10)分别和风电变流器中的发电机控制器(14)以及网络侧控制器 (15)通讯，给出电机端或者网络端控制器的输出特性，主要是输出频率、输出电压幅值以及 相位，工况条件判断模块同时提取预先输入的系统参数，包括系统功率特性参数，波形输出 特性参数以及系统运行状态。3.按照权利要求1所述的风电变流器的自适应脉宽调制发生器的解决方案，其特征在于脉宽调制模式性能评估模块(11)根据工况条件加权计算得出每一种脉宽调制模式的 变流器功率性能、波形质量、最大电压输出以及系统控制动态速度，得到四个0到1之间的 实数以量化在当前系统要求当前工况条件下的脉宽调制模式所达到的性能值，最终将四个 性能值相乘获得每个脉宽调制模式的脉宽调制综合性能因数。4.按照权利要求1所述的风电变流器的自适应脉宽调制发生器的解决方案，其特征在于选择模块(12)选定脉宽调制综合性能因数最高的一种脉宽调制模式输出给脉宽调制 波形发生环节，如果最终选定的调制模式综合性能因数小于等于零或者大于1，选择模块(12)将输出报错信息。5.按照权利要求1所述的风电变流器的自适应脉宽调制发生器的解决方案，其特征在于脉宽调制波形发生模块采用常用的三角波发生法发生选定的脉宽调制波形，如果收到 报错信息，系统将选择产生预先设定的缺省脉宽调制波形。全文摘要一种脉宽调制波形发生器解决方案，应用于风电变流器领域。本专利技术能够根据风电变流器的系统特性以及风电应用中的实时工况以及系统的需求优先级，动态自适应地选择最优的脉宽调制波形模式，以达到最优的变流器输出特性。本专利技术解决了使用单一的脉宽调制模式的风电变流器不能工作在最优状态的问题。本专利技术的核心模块是脉宽调制模式性能计算模块11，模块11根据不同的系统参数、实时测量变量以及系统要求给出不同调制模式在现有系统现有工况下的综合性能值，然后模式选择模块将选定综合性能值最高调制模式，最后由波形发生模块输出波形。文档编号H02M5/458GK101938217SQ20101023179公开日2011年1月5日 申请日期2010年7月21日 优先权日2010年7月21日专利技术者乌云翔, 张青华, 徐奕翔, 朱臻, 杜欣立, 聂赞相, 邵诗逸 申请人:乌云翔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电变流器的自适应脉宽调制发生器的解决方案，其特征在于：工况条件判断模块（１０），用于实时判定变流器工况条件；脉宽调制模式性能评估模块（１１），用于根据工况加权给出脉宽调制综合性能因数；选择环节（１２），用于实时选定最优脉宽调制模式；脉宽调制波形发生模块，用于实现产生选定的脉宽调制波形。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：乌云翔，邵诗逸，朱臻，聂赞相，杜欣立，徐奕翔，张青华，
申请(专利权)人：乌云翔，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]