发电机电能再生利用装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及电气控制技术领域，具体是涉及一种发电机电能再生利用装置。包括：PWM整流单元，用于将发电机老化试验产生的交流电整流形成直流电压；逆变单元，用于将直流电压逆变成交流电压，并回馈至电网。老化试验时发电机产生的电能依次经过断路器QFA、滤波电感接入三相整流电路ZL中相并联的三组IGBT开关管中，经过三相整流电路ZL的整流使其转换成稳定的直流电压，直流电压再经过逆变器NB逆变成交流，然后通过升压变压器进行升压，最后经滤波电路处理优化后回馈至电网。本实用新型专利技术采用PWM高频整流技术，交流侧线电流波形非常接近正弦波，仅含有少量的谐波分量，功率因素为1。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
发电机电能再生利用装置
[0001 ] 本技术涉及电气控制
，具体是涉及一种发电机电能再生利用装置。
技术介绍
目前，发电机测试老化时产生的电能，一般采用电阻负载从而将电能以热量的形式消耗掉，这种操作方式极大地造成了电能的浪费。目前，常规的电能再生利用装置所采用的整流技术，一般是采用由相控晶闸管组成的整流器进行整流，但是该技术存在有如下弊端:I)、普通电能再生利用装置应用电梯等场合，功率比较小，不适宜运用到大功率发电机等场合。2)、相控晶闸管组成的整流器，在整流过程中产生大量的谐波分量，对电网和输入源产生污染，引起电能质量的下降。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题，本技术提供了一种发电机电能再生利用装置，该装置将发电机测试老化的电能回馈至电网，有效的节约电能。同时，加入了 PWM整流技术，有效降低在整流过程中所造成电能质量下降和不便于控制的现状，使得电网中的谐波分量尽可能的降低，以优化用电环境。为了实现上述目的，采用的技术方案为:发电机电能再生利用装置，包括:PWM整流单元，用于将发电机老化试验产生的交流电整流形成直流电压；逆变单元，用于将直流电压逆变成交流电压，并回馈至电网。传统的滞环控制技术，功率器件的开通和关断只跟内环电流之间的比较情况有关，导致开关频率无法固定；若是滞环宽度变小，功率器件的开通关断频率会变高，最终使得功率器件应力很大，开关损耗达不到理想范围。同时，传统的滞环控制技术对于输入电压测量值精确度不高，控制效果变得不是很理想；输入电压测量值的不精确，直接影响到电流值，最终影响系统的控制功能；当输入电压中的某些相的指令电流也存在不平横，反过来影响系统的指令电流。本技术所采用的是基于滞环电流控制的PWM高频整流技术，该技术的主要原理是在装置的运行过程中，实时不间断的将实际电流与指令电流相比较:当实际电流大于滞环上限值时(指令电流与滞环宽度之和)，则上桥臂开通，实际电流减小；当实际电流小于滞环下限值时(指令电流与滞环宽度之差)，则下桥臂开通，实际电流增大。通过上述的动态控制方法，可以将实际电流稳定在一个相对比较固定的范围内。在滞环比较的过程中，实际电流值不间断的对指令电流值保持跟踪的状态，其数值一直处于一个上下不断波动的状态。由于指令电流与输入电压保持同相位，因此在实际电流跟踪指令电流的过程中，实现了实际电流对输入电压相位的跟踪，从而实现了高功率因素的控制要求。进一步的，所述PWM整流单元包括有三相整流电路ZL，发电机老化试验产生的交流电通过断路器QFA分别接入三相整流电路ZL中相并联的三组共六个IGBT开关管(Tl，T2，T3，T4，T5，T6)中，每组IGBT开关管中上下两个开关管组成IGBT的上下桥臂。进一步的，本装置还包括有有源逆变电能回馈控制单元，所述有源逆变电能回馈控制单元包括有DSP中央处理器，所述DSP中央处理器集成有用于检测电网中电能的正弦波方向并向DSP中央处理器传输检测信号的同步信号单元、用于控制三相整流电路ZL中IGBT开关管关断以实现三相整流电路ZL输入端电流为正弦波和功率因素为I以及三相整流电路ZL输出端电压值可调的逻辑保护电路、用于采集经过三相整流电路ZL转换的直流电的电流及电压信号并通过逻辑保护电路对整个电能再生利用装置进行过流过压保护的电流电压检测单元。进一步的，所述断路器QFA与三相整流电路ZL之间的电路上设置有用于传递能量和平衡相电压的滤波电感(LI，L2，L3)。进一步的，所述逆变单元包括有逆变器NB，逆变器NB的每相均由上下桥臂组成，上桥臂采用HCPL-3120驱动功率模块，下桥臂采用HCPL-316J驱动功率模块。进一步的，所述PWM整流单元与逆变器NB之间的直流电路上设置有滤波电容Cdc。进一步的，所述逆变单元与电网之间的电路上设置有300V/420V升压变压器T。进一步的，所述升压变压器与电网之间的电路上设置有滤波单元，滤波单元由置于三相电路上的滤波电感(L4，L5，L6)、交流接触器KM、并网接触器QF以及并联于N相和各L相之间的滤波电容(C1，C2，C3)组成，滤波单元的输出端经LI相、L2相、L3相和N相接入电网。本技术的发电机电能再生利用装置，与现有技术相比，其有益效果表现在:I)、采用的PWM高频整流技术与目前常规的相控晶闸管整流器相比，交流侧线电流波形非常接近正弦波，仅含有少量的谐波分量，功率因素为I。2)、有源逆变电能回馈控制单元由DSP中央处理器进行控制，实现快速、实时、高可靠性的控制；采用PWM高频整流技术，以减少高次谐波电流的损耗。系统中的功率逆变电路采用大功率器件和优化的门极驱动及过流、短路、欠压和过热保护电路，有效提高了逆变电路的性能和工作可靠性，降低了系统成本，缩短了产品开发周期。3)、装置成本低，可靠性高，转换效率高，装置输出的电流正弦度高，谐波含量低，可以大量推广使用，以提高电能的利用效率。【附图说明】图1是本技术的电气原理图。【具体实施方式】为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本技术作进一步的说明。作为本技术的一种较佳实施例，请参阅图1，老化试验时发电机产生的电能依次经过断路器QFA、滤波电感L1、L2、L3接入PWM整流单元中，PWM整流单元包括有三相整流电路ZL，三相整流电路ZL中设有相并联的三组共六个IGBT开关管T1、T2、T3、T4、T5、T6中，每组IGBT开关管中上下两个开关管组成IGBT的上下桥臂。由于存在瞬时驱动电流大，可靠性要求高等特殊性，目前相类似的电能回收装置中的功率器件不能满足本技术的使用要求，本技术的PWM整流单元所采用的功率模块为 PM800HSA120。有源逆变电能回馈控制单元包括有DSP中央处理器，DSP中央处理器集成有用于检测电网中电能的正弦波方向并向DSP中央处理器传输检测信号的同步信号单元、用于控制三相整流电路ZL中IGBT开关管关断以实现三相整流电路ZL输入端电流为正弦波和功率因素为I以及三相整流电路ZL输出端电压值可调的逻辑保护电路、用于采集经过三相整流电路ZL转换的直流电的电流及电压信号并通过逻辑保护电路对整个电能再生利用装置进行过流过压保护的电流电压检测单元。另外，PWM整流单元与逆变单元的逆变器NB之间的直流电路上设置有滤波电容Cdc0逆变器NB的每相均由上下桥臂组成，下桥臂采用HCPL-316J驱动功率模块，下桥臂驱动器HCPL-316J驱动器只需要一个非隔离的+15V电源，具有较高的dv/dt容量；可以实现上下互锁，避免同一桥臂两只IGBT同时开通；栅极电阻外部可调，不同功率的IGBT都能工作在较高的开关频率下，并得到高转换效率。上桥臂采用HCPL-3120驱动功率模块，上桥臂驱动器HCPL-3120输出电路具有宽限工作电压范围，使其易于提供门控器件所需的驱动电压。逆变单元与电网之间的电路上设置有300V/420V升压变压器T和滤波单元，滤波单元由置于三相电路上的滤波电感L4、L5、L6、交流接触器KM、并网接触器QF以及并联于N相和各L相之间的滤波电容Cl、C2、C3组成，滤波单元的输出端经LI相、L2相、L3相和N相接入电网。老化试验时发电机产生的电能依次经过断路器QFA、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电机电能再生利用装置，其特征是本装置包括：PWM整流单元，用于将发电机老化试验产生的交流电整流形成直流电压；逆变单元，用于将直流电压逆变成交流电压，并回馈至电网。

【技术特征摘要】
1.一种发电机电能再生利用装置，其特征是本装置包括: PWM整流单元，用于将发电机老化试验产生的交流电整流形成直流电压； 逆变单元，用于将直流电压逆变成交流电压，并回馈至电网。2.根据权利要求1所述的发电机电能再生利用装置，其特征在于:所述PWM整流单元包括有三相整流电路ZL，发电机老化试验产生的交流电通过断路器QFA分别接入三相整流电路ZL中相并联的三组共六个IGBT开关管(Tl，T2，T3，T4，T5，T6)中，每组IGBT开关管中上下两个开关管组成IGBT的上下桥臂。3.根据权利要求2所述的发电机电能再生利用装置，其特征在于:本装置还包括有有源逆变电能回馈控制单元，所述有源逆变电能回馈控制单元包括有DSP中央处理器，所述DSP中央处理器集成有用于检测电网中电能的正弦波方向并向DSP中央处理器传输检测信号的同步信号单元、用于控制三相整流电路ZL中IGBT开关管关断以实现三相整流电路ZL输入端电流为正弦波和功率因素为I以及三相整流电路ZL输出端电压值可调的逻辑保护电路、用于采集经过三相整流电路ZL转换的直流电的电流及电压信号并通过逻辑保护电路对整个电能再生利用装...

【专利技术属性】
技术研发人员：李多山，叶澎湃，
申请(专利权)人：合肥联信电源有限公司，
类型：实用新型
国别省市：