载波幅值可调的PFC升压电路制造技术

本实用新型专利技术公开一种载波幅值可调的PFC升压电路，包括风电机组、变压器、单位功率因数电路，风电机组的输出端与变压器的三个交流输入端相连。变压器为SCOTT变压器，变压器的四个交流输出端与单位功率因数电路的四个交流输入端对应相连；单位功率因数电路包括两个PFC功率电路和一个PFC控制电路，两个PFC功率电路的输出端并联或串联，输出直流电压；采用载波幅值可调的控制电路，产生的PWM脉冲驱动两个功率开关。本实用新型专利技术输出稳定的直流电压，同时在机侧产生单位输入功率因数，实现灵活的调压能力，克服风速较低时风电机组待机的不足，另外直流侧两个PFC功率电路输出并联，提高功率等级，通用性强，结构简单。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及的是一种风力发电电力电子
的AC/DC变换器，具体是载波幅值可调的PFC升压电路。
技术介绍
随着我国智能电网的发展，太阳能发电、风力发电以及小水电等分布式发电系统在整个能源结构中的比例逐步上升。永磁同步风力发电机组作为一种重要的风力发电形式，其机侧多采用不控整流和升压斩波的结构。由于二极管不控整流桥的非线性特性，将使得机侧电流发生严重畸变，产生转矩脉动，增加功率损耗，减少机组寿命，降低系统效率。另夕卜，风速一般较低时，直驱式永磁同步发电机转速也较低，发出电压不高，将会使风电机组处于待机状态，降低系统效率。而风力发电中载波幅值可调的PFC电路可使直流侧电压升 高，效率提升，由于其电路简单，控制容易，效果显著，具有良好的应用前景。综上所述，传统的风力发电机组效率低，结构复杂，机侧采用二极管不控整流桥，谐波较大，损耗多，且风速较低时会导致机组待机，无法满足风力发电的高效要求。随着实践应用的扩大，设计一种结构简单、功能全面、高输入功率因数的风力发电机组已成为本领域研究人员的当务之急。
技术实现思路
本技术针对现有技术的上述不足，提供一种载波幅值可调的PFC升压电路，使其达到单位输入功率因数，减少电流谐波，提高输出电压，具有结构简单，控制容易的优点。本技术是通过以下技术方案实现的，本技术包括风电机组、变压器、单位功率因数电路，风电机组的输出端与变压器的输入端相连，变压器的输出端与单位功率因数电路的输入端相连。所述的风电机组为永磁同步风力发电机组。所述的永磁同步发电机组为直驱的永磁同步风力发电机组，输出端与变压器的输入端相连。所述的变压器为SCOTT变压器，SCOTT变压器的四个交流输出端子分别于单位功率因数电路的四个交流输入端子相连。所述的单位功率因数电路包括两个PFC功率电路和PFC控制电路。所述的PFC功率电路为BOOST升压斩波的PFC电路，输出端并联或者串联，输出高压直流电。所述的PFC控制电路为载波幅值变化的功率因数校正电路，输出直流电压参考值与两个PFC电路的实际值经减法器相减，经过误差滤波器放大后，电压外环产生控制量，再通过乘法器与标准锯齿载波相乘，得到变幅值的锯齿载波，其次再与检测的各电感电流进行比较产生原始置位脉冲，分别送入两个RS触发器(双稳触发器)，同时RS触发器的复位端接收与准锯齿载同步的复位信号，最终得到两路驱动脉冲。本技术中，两个PFC功率电路的输出端并联，提高PFC功率电路的输出功率等级。两个PFC功率电路的输出端串联，提高PFC功率电路的输出电压值。PFC控制电路采样输出电压、第一 PFC功率电路与第二 PFC功率电路的直流母线电流，在幅值可调的PFC控制电路的控制下输出PWM脉冲，分别输入到两个PFC功率电路的驱动器，两个驱动器分别驱动两个功率器件，使得两相都工作于单位功率因数状态下，从而发电机侧也工作于单位功率因数状态。电压经过SCOTT变压器和BOOST升压斩波电路升压后，电压较高，使得后级的并网逆变器正常工作，从而形成永磁同步风力发电机组中的PFC整流电路。本技术根据SCOTT变压器可将三相交流电压变换为两相正交的交流电压、PFC升压斩波电路可以获得单位输入功率因数的原理，制定了永磁同步风力发电机组中的PFC整流电路，可以实现低压交流输入-高压直流输出，并获得单位功率因数，克服直驱式永磁同步发电机电压较低，不能在低风速下运行的缺点，适合永磁同步直驱风力发电机组，具有电路设计简单，控制方便等优点，有重要的应用价值。本技术风力发电中单相PFC 输出并联的升压电路具有设计结构新颖等特征，同时具有结构简单等有点。附图说明图I为本技术实施例I的电路原理图；图2为本技术实施例2的电路原理图。具体实施方式下面对本技术的实施例作详细说明，本实施例在以本技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例I如图I所示，本实施例提供一种风力发电中单相PFC输出并联的升压电路，包括风电机组I、变压器2、单位功率因数电路，风电机组的输出端与SCOTT变压器的三个交流输入端相连，SCOTT变压器的四个交流输出端与单位功率因数电路的四个交流输入端相连，单位功率因数电路的输出端为高压直流电。所述的风电机组包括组成永磁同步风力发电机组的风力机TuI、机械轴、永磁同步风力发电机MGl等部件，永磁同步风力发电机的输出端与SCOTT变压器的三个交流输入端相连。所述的风力机Tul为变桨距风力机。 所述的永磁同步风力发电机为常用的永磁同步电机。所述的变压器2为SCOTT变压器。所述的单位功率因数电路包括两个PFC功率电路3、4和PFC控制电路5。所述的PFC功率电路3包括滤波电容Cl、二极管不控整流桥BI、升压电感LI、功率器件SI、二极管DI、驱动器Dr I、电解电容EI、稳定电阻Rl、测流电阻R3。所述的PFC功率电路4包括滤波电容C2、二极管不控整流桥B2、升压电感L2、功率器件S2、二极管D2、驱动器Dr2、电解电容E2、稳定电阻R2、测流电阻R4。所述的PFC功率电路3和PFC功率电路4的输出端并联，输出直流电压。所述的PFC控制电路为载波幅值变化的功率因数校正电路。输出直流电压参考值与两个PFC功率电路的实际值经减法器相减，经过误差滤波器放大后，电压外环产生控制量，再通过乘法器与标准锯齿载波相乘，得到变幅值的锯齿载波，其次再与检测的各电感电流进行比较产生原始置位脉冲，分别送入两个双稳触发器，同时触发器的复位端接收与准锯齿载同步的复位信号，最终得到两路驱动脉冲。所述的电容Cl、C2为交流电容，低压型，2. O μ F/1200V。所述的不控整流桥BI、Β2为二极管不控整流桥。所述的升压电感LI、L2为非晶体材料，采用平面结构，感值为750 μ H。所述的功率器件SI、S2为IGBT 1200V/75A/100°C，开关频率为IOkHz。所述的二极管Dl、D2为反向快恢复型二极管。所述的驱动器Drl、Dr2为IGBT集成驱动器。所述的电解电容El、E2为铝电解电容，各自两并两串，单只参数2200 μ F/450V。所述的稳定电阻Rl、R2为插件电阻，阻值为120k Q/5W。所述的测流电阻R3、R4为水泥电阻，阻值为O. 015 Ω。本实施例中，输入风速为2 20m/s，风力机桨叶半径为15m，输出直流电压为690V，最大输出功率为20kW。所有元器件均采用高精度。本实施例通过以下方式进行工作风力机组I将风能转化成机械能通过机轴驱动永磁同步发电机，发电机将机械能转换成电能，输出三相交流正弦电压，三相对称交流正弦电压输入到SCOTT变压器2的三个三相交流输入端子，由四个两相交流输出端子输出两个互相正交的交流正弦电压，这两相电压分别输出到两个完全相同的PFC功率电路3、4的输入端。在第一个PFC功率电路3中,第一相电压经过第一滤波电容滤波后,输出到第一二极管不可控整流桥的两个交流输入端子，两个直流端输出直流电压，该电压经过第一升压电感、第一功率器件、第一二极管与第一稳压电容构成的BOOST升压斩波电路后得到较高的直流电压。在第二个PFC功率电路4中，第二相电压经过第二滤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种载波幅值可调的PFC升压电路，包括风电机组、变压器、单位功率因数电路，风电机组的输出端与变压器的输入端相连，变压器的输出端与单位功率因数电路的输入端相连，其特征在于所述的风电机组为永磁同步风力发电机组；所述的单位功率因数电路为两个PFC功率电路和一个PFC控制电路，两个PFC功率电路的输入端连接变压器输出端，两个PFC功率电路的输出端并联或串联，输出直流电压；所述的PFC控制电路为载波幅值变化的功率因数校正电路。2.根据权利要求I所述的载波幅值可调的PFC升压电路，其特征是，所述的永磁同步发电机组为直驱的永磁同步风力发电机组，输出端与变压器的输入端相连。3.根据权利要求I所述的载波幅值可调的PFC升压电路，其特征是，所述的变压器为SCOTT变压器，SCOTT变压器的四个交流输出端子分别于单位功率因数电路的四个交流输...

【专利技术属性】
技术研发人员：李华武，马红星，杨喜军，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：实用新型
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