电能变换装置与系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了电能变换装置与系统，用以解决现有技术中发电设备向电网回馈电能时存在谐波污染严重、功率因数低的问题。本发明专利技术公开的一种电能变换装置包括：多个单相整流桥电路，所述多个整流桥电路的第一输入端用于与交流电源各相输出端一对一连接，第二输入端连接在一起；以及多个三相全控桥式电路，其中每个所述三相全控桥式电路的两个输入端分别与每个所述整流桥电路的两个输出端连接，或者，每个所述三相全控桥式电路的两个输入端分别通过电感与每个所述整流桥电路的两个输出端连接。应用本发明专利技术的技术方案，有助于改善发电设备电流的波形系数，降低谐波，提高功率因数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子
，具体而言，涉及一种电能变换装置与系统。
技术介绍
风力发电、太阳能发电、潮汐发电等可再生能源的发电利用越来越受到人们的关注。这些新能源发电系统的普遍特点是发电设备分散、单机容量小、分布面积广、输出电压电流不稳定，如何将这些可再生能源发电设备产生的电能高效、可靠、低成本地回馈至电网，使发电设备产生的电能转变为可供工业、民用直接使用的三相电，是目前我国及世界范围内急需解决的问题。现有技术的一种风力发电电能回馈设备采用交流励磁线绕式转子双馈电机变速恒频风力发电系统，该系统中采用位于转子侧功率变流器，调节双馈电机的交流励磁电流， 使发电机定子绕组发出电能，并直接回馈入电网。由于双馈发电机系统的特点，一般需要低压并且能够四象限运行的功率变流器，如可四象限运行的交-直-交两电平变频器，图1为现有技术可四象限运行的交-直-交两电平变频器的原理图，如图1所示，该方案变频器仅处理转差功率，一般额定功率为发电机容量的三分之一左右，并且也属于低压变流器，因此变流器的成本、体积大大降低，但该方案所存在的问题是，由于发电机采用线绕式转子，并通过滑环交流励磁，使发电机体积及成本增加，由于滑环的使用，致使发电机故障率高，维护费用高。现有技术的另一种风力发电电能回馈设备采用永磁发电机变速恒频风力发电系统。该方案中，风机叶轮带动永磁发电机旋转，发出的电能经过功率变流器的变频调制后， 变为与电网匹配的三相交流电，并回馈入电网，实现变速恒频发电，图2为现有技术一种永磁发电机变速恒频风力发电系统的原理图，图3为现有技术另一种永磁发电机变速恒频风力发电系统的原理图，如图2、图3所示，该方案解决了上述方案中发电机可靠性的问题，整个系统运行故障率低，但由于该方案中变流器功率与发电机功率相同，并需要使用大量的电解电容器，因此变流器成本很高，变流设备体积大。图4为现有技术采用电流型变流器的变速恒频风力发电系统的原理图，如图4所示，该系统使用了半可控功率半导体器件晶闸管，该方式虽然成本较低，但网侧谐波污染严重，功率因数低，还需要额外增加谐波治理设备，使总造价提高。在相关的技术方案中，包括可再生能源发电设备在内的发电设备向电网回馈电能时存在谐波污染严重、功率因数低的问题，针对该问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供电能变换装置以解决现有技术中发电设备向电网回馈电能时存在谐波污染严重、功率因数低、造价高的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种电能变换装置。本专利技术的第一种电能变换装置包括多个单相整流桥电路，所述多个整流桥电路的第一输入端用于与交流电源各相输出端一对一连接，第二输入端连接在一起；多个三相全控桥式电路，其中每个所述三相全控桥式电路的两个输入端分别与每个所述整流桥电路的两个输出端连接，或者，每个所述三相全控桥式电路的两个输入端分别通过电感与每个所述整流桥电路的两个输出端连接。进一步地，本专利技术的这种电能变换装置还包括副边为多路三相绕组的变压器，所述三相全控桥式电路的输入端分别与所述多路三相绕组连接。进一步地，本专利技术的这种电能变换装置还包括至少一个脉宽调制三相逆变桥电路，其三个输出端分别经由串接电感或分别经由串接电感和电容，与所述三相全控桥式电路的三个输出端连接，或者单独与所述多路三相绕组连接。为了实现上述目的，根据本专利技术的另一方面，提供了又一种电能变换装置。本专利技术的这种电能变换装置包括多组整流电路串，其中，每组整流电路串包括多个整流桥电路，所述多个整流桥电路通过第一输入端和第二输入端依次串联，位于一端的一个整流桥电路的第一输入端作为所述整流电路串的第一输入端，位于另一端的一个整流桥电路的第二输入端作为所述整流电路串的第二输入端；多个整流电路串的多个第一输入端用于与交流电源各相输出端一对一连接，多个第二输入端连接在一起；多组三相全控桥式电路，其中，每组所述三相全控桥式电路的两个输入端分别与每个所述整流桥电路的两个输出端连接，或者，每个所述三相全控桥式电路的两个输入端分别通过电感与每个所述整流桥电路的两个输出端连接。进一步地，本专利技术的这种电能变换装置还包括副边为多路三相绕组的变压器，所述三相全控桥式电路的输入端分别与所述多路三相绕组连接。进一步地，本专利技术的这种电能变换装置还包括至少一个脉宽调制三相逆变桥电路，其三个输出端分别经由串接电感或分别经由串接电感和电容，与所述三相全控桥式电路的三个输出端连接，或者单独与所述多路三相绕组连接。应用本专利技术的技术方案，通过对发电设备产生的三相交流电的各相输出分别进行处理，从而有助于改善发电设备电流的波形系数，降低谐波，提高功率因数和设备的利用率，采用晶闸管作为功率变换单元的主开关器件，成本低、可靠性高，通过不同级的晶闸管三相全控桥式电路串接，可适用于不同等级的发电设备，提高回馈功率因数，隔离变压器副边的多路绕组可使该装置能够与不同电压等级的电网匹配，可提高回馈电网电流的波形系数及功率因数，向电网输送无功功率，发电设备输出端电流及电网侧电流正弦度高，具有转换效率高、工作可靠、寿命长以及易于推广、易于维护的优点。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中图1为现有技术可四象限运行的交-直-交两电平变频器的原理图；图2为现有技术一种永磁发电机变速恒频风力发电系统的原理图；图3为现有技术另一种永磁发电机变速恒频风力发电系统的原理图；图4为现有技术采用电流型变流器的变速恒频风力发电系统的原理图；图5是根据本专利技术第一实施例的电能变换装置中多个单相整流桥电路的电路原理图；图6是根据本专利技术第一实施例的电能变换装置的电路原理图；图7是根据本专利技术第一实施例中的整流桥电路与三相全控桥式电路之间串联电感的原理图；图8是根据本专利技术第一实施例中PWM三相逆变桥电路与电感连接的原理图；图9是根据本专利技术第二实施例中的电能回馈系统将多相输出交流电源产生的电能回馈至电网的连接方式的原理图；图10是根据本专利技术第三实施例的电能变换装置结构的原理图；图11是根据本专利技术第三实施例的电能变换装置中的整流电路串结构的原理图；图12为根据本专利技术各实施例中PWM三相逆变桥电路采用IGBT的原理图；以及图13为根据本专利技术实施例中的采用分裂式移相绕法的变压器的原理图。具体实施例方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。图5是根据本专利技术第一实施例的电能变换装置中单相整流桥电路的电路原理图。如图5所示，本专利技术第一实施例中的电能变换装置为图5中的虚线框50中的部分，这种电能变换装置包括三个整流桥电路，每个整流桥电路包括第一输入端和第二输入端，例如虚线框51中的整流桥电路中，第一输入端和第二输入端分别为A点和B点。在图 5中示出的这种电能变换装置中，三个整流桥电路的第二输入端连接在一起，连接点如图中所示的0点。图5中的三个整流桥电路的三个第一输入端用于与交流电源三相输出端一对一连接，图5中示出了交流电源52。该交流电源可以是可再生能源发电系统的发电机。图5中的整流桥电路中的整流元件可以采用晶闸管，也本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电能变换装置，其特征在于，包括：多个单相整流桥电路，所述多个整流桥电路的第一输入端用于与交流电源各相输出端一对一连接，第二输入端连接在一起；多个三相全控桥式电路，其中每个所述三相全控桥式电路的两个输入端分别与每个所述整流桥电路的两个输出端连接，或者，每个所述三相全控桥式电路的两个输入端分别通过电感与每个所述整流桥电路的两个输出端连接。

【技术特征摘要】
1.一种电能变换装置，其特征在于，包括多个单相整流桥电路，所述多个整流桥电路的第一输入端用于与交流电源各相输出端一对一连接，第二输入端连接在一起；多个三相全控桥式电路，其中每个所述三相全控桥式电路的两个输入端分别与每个所述整流桥电路的两个输出端连接，或者，每个所述三相全控桥式电路的两个输入端分别通过电感与每个所述整流桥电路的两个输出端连接。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括副边为多路三相绕组的变压器，所述三相全控桥式电路的输出端分别与所述多路三相绕组连接。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，还包括至少一个脉宽调制三相逆变桥电路，其三个输出端分别经由串接电感或分别经由串接电感和电容，与所述三相全控桥式电路的三个输出端连接，或者单独与所述多路三相绕组连接。4.一种电能变换装置，其特征在于，包括多组整流电路串，其中，每组整流电路串包括多个整流桥电路，所述多个整流桥电路通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东胜，
申请(专利权)人：新能动力北京电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11