本实用新型专利技术公开了一种风力发电的电能转换装置，由一个交流侧滤波电容与一个交流侧滤波电感将风力发电输入的电流进行滤波以降低谐波，并在磁滞电流控制型脉波宽度调变的方式下调变出开关讯号控制功率开关，通过一个光耦合闸极驱动模块驱动脉波宽度调变式整流器，整流后经一个直流侧稳压电容输出直流电。本实用新型专利技术取代了传统风力发电机组中的二极管整流器，配合后级负载或系统使用，限制和降低了风力发电机的电流谐波，并具有校正功率因子的功能，更有效地降低了风力发电机运转时产生的噪音，使风力发电机产出的电能损耗降至最低，保证了发电机的输出功率保持有效电力输出。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种风力发电的电能转换装置。
技术介绍
近代石化燃料的长期使用，虽然对世界经济活动产生了许多正面的影响，但同时 也对地球的环境造成了不可弥补的污染与损害，加之石油的存量一直是人类能否继续依赖 石化产业生活的一大问题，因此兴起了能源替代的议题，各式各样的新能源形态也不断被 开发出来。其中，以风能转换为电能的产业，即风力发电产业，可以说是目前少数几个发展 最成熟的能源替代产业之一。在风能与电能的转化过程中，除了少部分的机械能损失外，其 它由风能转化成机械能再转化成电能的效率相对于太阳能转化成电能的效率高出很多，而 且其相对成本也很低，因此风力发电在季风地带的国家，如台湾，有着一定的发展空间。然而，风力发电设备的设置却存在一些无法克服的缺陷。如图1所示的风力发电 转换系统，包括一台风力机1，该发电机1连接有一台发电机2，所述发电机2后端连接一个 二极管整流器3，该二极管整流器3整流出的电流进入一个充电器4中，所述充电器4除了 与一个变流器5连接外，还将电流导入一个蓄电池组6予以储存，且在该充电器4的后端另 接有一个可进行最大功率追踪的最大功率追踪器7，所述最大功率追踪器7分别追踪来自 于二极管整流器3以及风力机1的讯号Pd。w、W ，判断并传递讯号至充电器4，微调整体系统 输出电力品质，整个系统的最末端再与市电系统并联。在上述系统中，发电机2产生的频率与振幅与市电不相符的三相交流电经由二极 管整流器3转换为直流电，且利用最大功率追踪器7使发电机2运转在最大功率点，充电器 4则调整充电电流，并将能量储存在蓄电池组6中作为备用电能。所述直流电还经由变流器 5转换成频率、振幅与市电相符的交流电，再与市电并联或送至负载。而前述传统二极管整流器的自然换流及滤波电容的特性极易造成风力机电流的 畸变，进而会使低频电流的谐波含量增加，功率因子值约在0. 5 0. 7之间，并且存在输出 电压不稳的问题。因此，电流失真、谐波污染、功率因子不佳都是传统二极管整流器本身无 法克服的问题。此外，发电机为一般的永磁式风力发电机，风力机驱动永磁式发电机发电 时，由于转子为永久磁铁无法自行调整旋转磁场的强度，当其负载为电感性负载或非线性 负载时，将会造成功率因子低落及谐波严重畸变，使谐波中含有负序成分，易产生转矩脉 动，造成风力发电机寿命降低。基于以上所述，常用的二极管整流器易造成风力发电机的输 出功率脉动与噪音，不但使发电效率下降，还会产生令人无法忍受的转矩脉动的噪音。整体 风力机发电机组除了叶片与风切的噪音外，还要加上前述发电的噪音，这也是传统风力发 电机组存在的问题。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种风力发电的电能转换装置，解决熟知的 二极管整流器存在的问题，有效抑制电流谐波量，降低噪音。为解决上述技术问题，本技术所提供的风力发电的电能转换装置包括一个交 流侧滤波电容、一个交流侧滤波电感、一个脉波宽度调变式整流器、一个直流侧稳压电容、 多个感测电路、一个控制器和一个光耦合间极驱动模块；所述风力机与发电机连接，所述 发电机与由交流侧滤波电容、交流侧滤波电感形成的滤波器相连接，所述交流侧滤波电感 与所述脉波宽度调变式整流器相连接，该脉波宽度调变式整流器与所述直流侧稳压电容连 接；所述交流侧滤波电容和交流侧滤波电感过滤发电机产生的三相交流电；所述多个感测 电路感测控制器所需电流与电压值；所述脉波宽度调变式整流器以磁滞电流控制型脉波宽 度调变出开关讯号用以控制控制器的功率开关，再通过光耦合间极驱动模块驱动脉波宽度 调变式整流器，经直流侧稳压电容稳压后输出稳定的直流电。本技术的电能转换装置与外部系统配合作业进而实现完整的风力发电并为 市电系统供电。所述外部系统包括风力机、发电机、蓄电池组、变流器和最大功率追踪器。风 力机通过风能带动发电机，输出频率、振幅与市电不相符的三相电压，通过本技术的电 能转换装置转换成直流电输出，再连接至蓄电池组储能，同时利用最大功率追踪器进行最 大功率追踪使发电机运行在最佳运转点，获取最大风能，所述直流电还经变流器转换成频 率、振幅与市电相符的交流电，进而并联于市电系统或提供给负载使用。本技术中的脉波宽度调变式整流器可以校正整体功率因子，使风力发电机产 出的电力除负载及线路所需的无效电力之外可能造成的损耗降至最低，保证发电机输出的 功率保持有效电力输出的状态，提高整体发电以及转换电能的效率，并有效地抑制电流谐 波的产生，减少发电转换过程中的噪音量。附图说明以下结合附图与具体实施方式对本技术作进一步详细的说明图1是已知的风力发电的电能转换过程示意图；图2是本技术的一实施例的结构示意图；图3是本技术的直流参考值获取流程图；图4是本技术的控制器方块原理图；图5是使用本技术的风力发电电能转换过程示意图。其中附图标记说明如下1风力机2发电机3二极管整流器4充电器5变流器6 蓄电池组7最大功率追踪器10电能转换装置11交流侧滤波电容12交流侧滤波电感13脉波宽度调变式整流器14直流侧稳压电容15交流侧电压传感器16交流侧电流传感器17直流侧电压传感器18控制器19光耦合间极驱动模块20风力机21发电机40蓄电池组50变流器60最大功率追踪器具体实施方式如图2所示，本技术提供的电能转换装置10包括一个交流侧滤波电容11、一 个交流侧滤波电感12、一个脉波宽度调变式整流器13、一个直流侧稳压电容14、一个交流 侧电压传感器15、一个交流侧电流传感器16、一个直流侧电压传感器17、一个控制器18和 一个光耦合间极驱动模块19。所述风力机20与发电机21连接，该发电机21与由交流侧滤波电容11、交流侧滤 波电感12形成的滤波器连接，所述交流侧滤波电感12与所述脉波宽度调变式整流器13相 连接，该脉波宽度调变式整流器13进一步连接至直流侧稳压电容14。所述风力机20驱动发电机21，产生频率和振幅与市电不相符的三相交流电，该交 流电经交流侧滤波电容11、交流侧滤波电感12滤波，并由所述脉波宽度调变式整流器13转 换得到直流电，再经直流侧稳压电容14稳压后输出如二极管整流器输出的直流电。如图2、图3所示，本技术中的控制器18内具有一个直流参考值Vdc*,该参考值 是利用小功率整流器或由三相整流器的原理预先获得的，其原理如下，三相a、b、c的线电 压互相比较，若vab大于vb。与v。a，则直流参考值Vdc*与Vab的值大小相等，若vb。大于Vab与 Vca,则直流参考值Vdc*与vb。的值大小相等，若都不是以上两种状况，则V。a必大于Vab与Vb。， 则直流参考值Vdc*与V。a的值大小相等。通过以上流程使脉波宽度调变式整流器13经光耦 合闸极驱动模块19的调控具有模拟二极管整流器的特性。如图2、图4所示，所述直流参考值Vdc*与直流链电压vd。相减后得到电压误差量 Vct，利用控制器18得到电流放大参考值β。三相电压波形va、vb, ν。与电流放大参考值β 相乘，得到三相电流控制参考值^再由三相电流控制参考值Γ与实际电流i作磁滞比较， 得到三相功率开关切换讯号Apwm、Bpwm、Cpwm。若实际电流i高于控制参考值Γ，则将其三相功 率开关中的上臂功率本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种风力发电的电能转换装置，其特征在于：包括一个交流侧滤波电容、一个交流侧滤波电感、一个脉波宽度调变式整流器、一个直流侧稳压电容、多个感测电路、一个控制器和一个光耦合闸极驱动模块； 所述风力机与发电机连接，所述发电机与由交流侧滤波电容、交流侧滤波电感形成的滤波器相连接，所述交流侧滤波电感与脉波宽度调变式整流器相连接，该脉波宽度调变式整流器与所述直流侧稳压电容连接； 所述发电机产生的三相交流电经交流侧滤波电容、交流侧滤波电感滤波，并由脉波宽度调变式整流器转换为直流电，再经所述直流侧稳压电容稳压后输出直流电； 所述多个感测电路感测所述控制器所需的电流与电压值，所述脉波宽度调变式整流器采用磁滞电流控制型脉波宽度，该脉波宽度调变式整流器调变出开关讯号以控制控制器，再通过所述光耦合闸极驱动模块驱动脉波宽度调变式整流器，经所述直流侧稳压电容稳压后输出直流电。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟伦，林育煌，高嘉宏，徐圣宗，
申请(专利权)人：新高能源科技股份有限公司，陈伟伦，林育煌，
类型：实用新型
国别省市：71
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