电力转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种适用于风力发电系统的功率调节器（10），对电力系统（13）的系统电压（Vr）进行检测，当系统电压变动率（ΔVr）在死区（Rdz）内时，基于有功功率指令值（Pr0）及交流电压指令值（Vrr）来控制逆变器（2）的输出电力、输出电压，当系统电压变动率（ΔVr）在死区（Rdz）外时，利用系统阻抗（Zm）引起的电压下降来控制逆变器（2）的输出电流（Iiv），以使系统电压（Vr）稳定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力转换装置
本专利技术涉及一种适用于风力发电系统的电力转换装置。
技术介绍
通常，在风力发电系统中，为了使系统电压稳定，设有SVC（StaticVarCompensator：静止无功补偿器）或STATCOM（staticsynchronouscompensator：静止同步补偿器）等无功功率补偿装置。此外，公开有利用可进行无功功率控制的逆变器及无功功率补偿装置来控制无功功率的风力发电设备（参照专利文献1）。然而，无功功率补偿装置的设置会使风力发电系统的成本增加。此外，伴随着近年来风力发电系统的大量导入，系统电压下降时电力系统稳定性的下降令人担忧。因此，需要风力发电系统具有用于在较广的电压范围内维持系统电压的功能。然而，在以往的风力发电系统的通常的无功功率控制中，用于使系统电压稳定的控制是不充分的。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2000-78896号公报
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能进行系统电压稳定化控制的电力转换装置。基于本专利技术观点的电力转换装置适用于风力发电系统，将由风力发电机产生的电力转换为交流电力以提供给电力系统，包括：系统电压检测单元，该系统电压检测单元检测所述电力系统的系统电压；以及控制单元，当由所述系统电压检测单元检测到的所述系统电压在规定的范围内时，该控制单元基于来自上级控制装置的电力指令值，来将由所述风力发电机产生的电力稳定地输出至所述电力系统，并进一步基于交流电压指令值来控制所述电力转换装置的输出电压，以使所述电力系统的系统电压稳定，当由所述系统电压检测单元检测到的所述系统电压在规定的范围以外时，利用所述电力系统的阻抗所引起的电压下降来控制所述电力转换装置的输出电流的有功电流分量及无功电流分量，以使所述电力系统的系统电压稳定。附图说明图1是表示应用了本专利技术的实施方式所涉及的功率调节器的风力发电系统的结构的结构图。图2是表示本实施方式所涉及的功率调节器的逆变器控制部的结构的结构图。图3是表示本实施方式所涉及的逆变器控制部进行的系统电压稳定化控制中所使用的系统电压稳定化控制表的特性图。图4是表示本实施方式所涉及的系统电压稳定化控制部的结构的结构图。图5是表示本实施方式所涉及的逆变器控制部进行的系统电压稳定化控制中所使用的系统阻抗模型的示意图。具体实施方式以下，参照附图，对本专利技术的实施方式进行说明。（实施方式）图1是表示应用了本专利技术的实施方式所涉及的功率调节器10的风力发电系统的结构的结构图。另外，对图中的相同部分标注相同标号并省略其详细说明，主要针对不同部分进行说明。之后的实施方式中也同样省略重复说明。本实施方式所涉及的风力发电系统具备风力发电机11、功率调节器（PCS,PowerConditioningSystem）10、互连变压器12、以及电力系统13。风力发电机11为PMSG（永磁体型同步发电机）。风力发电机11利用风力来进行发电。例如，对于风力发电机11是没有增速齿轮而对其进行直接驱动的PMSG的情况，风力发电机11将10～20Hz的交流电压输出至功率调节器10。电力系统13中包含系统总线14、以及向系统总线14供电的系统电源15。由系统电源15产生的电力的频率例如为50Hz或60Hz。系统总线14经由互连变压器12与功率调节器10相连接。功率调节器10是将从风力发电机11提供的交流电力转换为与系统电压Vr同步的交流电力的电力转换装置。功率转换器10将转换后的交流电力经由互连变压器12提供给电力系统13。功率调节器10具备整流器4、直流链路5、逆变器6、交流滤波器7、控制装置1、交流电流检测器CT1、交流电流检测器CT2、以及交流电压检测器PTr。控制装置1具备对整流器4进行控制的整流器控制部3、以及对逆变器6进行控制的逆变器控制部2。交流电流检测器CT1设置在功率调节器10的输入侧。交流电流检测器CT1是用于对风力发电机11的输出电流（输入整流器4的电流）Ig进行测定的检测器。交流电流检测器CT1将检测到的风力发电机11的输出电流Ig作为信号输出至整流器控制部3。交流电流检测器CT2设置在功率调节器10的输出侧。交流电流检测器CT2是用于对逆变器6的输出电流Iiv进行测定的检测器。交流电流检测器CT2将检测到的输出电流Iiv作为信号输出至逆变器控制部2。交流电压检测器PTr设置在功率调节器10的输出侧。交流电压检测器PTr是用于对功率调节器10的输出侧的电压进行测定的检测器。交流电压检测器PTr将检测到的电压作为用于对电力系统13的系统电压Vr进行测定的信号输出至逆变器控制部2。整流器4的交流侧与风力发电机11相连接。整流器4的直流侧通过直流链路5与逆变器6的直流侧相连接。即，整流器4、直流链路5、及逆变器6构成BTB（backtoback：背对背）转换器。交流滤波器7与逆变器6的输出侧相连接。整流器4将从风力发电机11输入的交流电力转换为直流电力。整流器4将转换后的直流电力经由直流链路5输出至逆变器6。直流链路5将整流器4和逆变器6的正极相互连接，并将其负极相互连接。直流链路5的正极与负极之间设有电容器51。电容器51对施加在直流链路中的直流电力进行滤波。逆变器6将从整流器4输入的直流电力转换为与电力系统13同步的交流电力。逆变器6将转换后的交流电力经由交流滤波器7输出至互连变压器12。交流滤波器7具备电抗器71及电容器72。交流滤波器7对从逆变器6流出至电力系统13的高次谐波电流进行抑制。直流电压检测器DV设置在直流链路5的正极与负极之间。直流电压检测器DV是用于对直流链路5的正极与负极之间的直流电压（电容器51两端的电压）Vdc进行测定的检测器。直流电压检测器DV将检测到的直流电压Vdc作为信号输出至逆变器控制部2。将由交流电流检测器CT1检测到的风力发电机11的输出电流Ig输入至整流器控制部3。整流器控制部3基于风力发电机11的输出电流Ig来生成用于控制整流器4的门信号GTc。整流器控制部3将生成的门信号GTc输出至整流器4，从而控制整流器4。整流器控制部3向逆变器控制部2输出用于控制逆变器6的有功功率指令值Pr0。图2是表示本实施方式所涉及的逆变器控制部2的结构的结构图。逆变器控制部2基于从整流器控制部3输入的有功功率指令值Pr0、由交流电压检测器PTr检测到的系统电压Vr、由交流电流检测器CT2检测到的输出电流Iiv、由直流电压检测器DV检测到的直流电压Vdc、及预先设定的直流电压指令值Vdcr，来生成门信号GTi。逆变器控制部2将生成的门信号GTi输出至逆变器6，从而控制逆变器6。逆变器控制部2具备有功电流指令值运算部21、直流电压控制部22、交流电压控制器23、系统电压稳定化控制部24、加法器25、PLL（phase-lockedloop：锁相环）26、电流控制部27、以及PWM（PulseWidthModulation：脉宽调制）控制部28。将从整流器控制部3输出的有功功率指令值Pr0及由交流电压检测器PTr检测到的系统电压Vr输入至有功电流指令值运算部21。有功电流指令值运算部21基于有功功率指令Pr0及系统电压Vr来运算有功电流指令值Idr1。有功电流指令值运算部21将运算得到的有功电流指令值Idr1输出至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电力转换装置，适用于风力发电系统，将由风力发电机产生的电力转换为交流电力以提供给电力系统，其特征在于，包括：系统电压检测单元，该系统电压检测单元检测所述电力系统的系统电压；以及控制单元，当由所述系统电压检测单元检测到的所述系统电压在具有上限和下限的规定的范围内时，该控制单元基于来自上级控制装置的电力指令值，来将由所述风力发电机产生的电力稳定地输出至所述电力系统，并进一步基于交流电压指令值来控制所述电力转换装置的输出电压，以使所述电力系统的系统电压稳定，当由所述系统电压检测单元检测到的所述系统电压在规定的范围以外时，利用所述电力系统的阻抗所引起的电压下降并根据所述系统电压的变动，来将所述电力转换装置的输出电流控制为对应于系统电压变动率的有功电流分量及无功电流分量，以使所述电力系统的系统电压稳定，所述系统电压变动率为1-系统电压/额定电压。2.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，所述电力转换装置包括：整流器，该整流器将由所述风力发电机产生的交流电力转换成直流电力；以及逆变器，该逆变器将由所述整流器转换后的直流电力转换成交流电力，以提供给所述电力系统。3.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，所述阻抗由电阻分量及电抗分量...

【专利技术属性】
技术研发人员：小松宏祯，狼智久，左右田学，
申请(专利权)人：东芝三菱电机产业系统株式会社，
类型：
国别省市：