CN101034855B - 二次励磁发电系统用电力变换装置 - Google Patents

Abstract

一种电力变换装置，为了使二次励磁发电机的二次线圈中所发生的过电流不流入电力变换器，经由电抗器与电力变换器并联设置整流装置，进而将整流器的直流部与变换器的直流部连接，从二次线圈流入的过电流由电抗器的阻抗比分流，减小向电力变换器流入的量，使电力变换器的过电流发生桥臂的半导体开关元件处于导通状态。从而，在接地或系统干扰所产生的过电流中保护二次励磁型发电机的励磁用电力变换器，进一步确保电力变换器的运转持续性。

Description

二次励磁发电系统用电力变换装置

技术领域

本发明涉及对由于电力系统的干扰在二次励磁发电机的二次线圈(二次巻線)中所产生的过电流流入电力变换装置的情况进行抑制的、二次线圈的交流励磁用电力变换装置。

背景技术

发电装置中所使用的二次励磁发电机(线圈式感应发电机)，可以通过用电力变换器以转差频率励磁转子线圈，在定子侧输出与系统频率相同频率的交流电压，存在转数可变的优点，同时还存在电力变换器的容量比发电机的容量小的优点。

在电力系统发生接地等电压降低时，二次励磁发电机工作在对接地点供给电流的状态下。此时，在二次侧线圈感应出过大的电流，由于过大的电流流入与二次侧连接的励磁用电力变换器，所以为了耐受该过大的电流，电力变换器的元件容量要增大到与发电机额定值相同程度或在其以上，如专利文献1所记载，往往采用通过开关元件和与该开关元件连接的电阻(抵抗)使二次线圈短路，吸收过大的电流等方法。

专利文献1：日本专利特开平11-18486号公报((0010)段到(0012)段的记载)

在现有技术的增大电力变换器的容量的方法中，提高了系统的成本，损失了使用二次励磁发电机系统的特点。另外，在专利文献1所记载的方法中，因为电力变换器暂时停止，消除过大电流后断开短路电路进行重新起动，为了再次供给电力还需要花费时间。

发明内容

本发明目的在于，提供一种在由于系统故障或系统干扰所产生的过电流中保护二次励磁发电机的励磁用电力变换器，在系统故障之后能够开始电力控制的二次励磁发电机的励磁用电力变换器。

本发明的电力变换装置，为了将系统干扰时在二次励磁发电机的二次线圈中所产生的过电流不流入电力变换器，与电力变换器并联地经由电抗器(reactor)设置整流装置，而且整流器的直流部与变换器的直流部连接，自二次线圈流入的过电流以电抗器的阻抗比进行分流，为了减小流入到电力变换器的量，将电力变换器的过电流发生桥臂的半导体开关元件置为导通状态。

发明效果

根据本发明的电力变换装置，在系统干扰时，也能够不必停止电力变换器的控制，继续运转。

附图说明

图1是表示实施例1的风力发电装置的电路构成的说明图。

图2是表示实施例1的风力发电装置的控制装置的说明图。

图3是表示实施例1的过电流阻止控制器CHV的说明图。

图中：1-ACR、2-ACR、3-ACR、4-ACR-电流调整器，101-风车，102-位置检测器，201-积分器，301、302-加法器，304-减法器，305-乘法器，APR-有功功率调整器，AQR-无功功率调整器，AVR-电压调整器，BR-断路器，Cd-平滑电容器，CHV-过电流阻止控制器，CMP-比较器，CNV、INV-电力变换器，Cr-电容器，CTr、CTn、CTs-电流传感器，CTRL-控制装置，CTT1、CTT2-电磁接触器，DCAVR、DCAVR2-直流电压调整器，Gen-发电机，LIM-限制器，LOD-能量消耗装置，Lr、Lx-电抗器，LTH-输出相位信号，OCL-过电流检测电平，PTg、PTs-电压传感器，PWMn、PWMr-PWM运算器，REC-整流器，ROTDET-旋转相位检测器，SDT-符号提取器，SLDET-励磁相位运算器，SW-切换器，SYNC-同步控制器，SYS-系统控制器，THDET-相位检测器。

具体实施方式

在本发明的电力变换器中，在系统干扰所产生的过电流中保护二次励磁发电机的励磁用电力变换器并且实现继续运转这样的动作，是在降低过电流处理装置(整流器)的阻抗(impedance)，电力变换器的过电流发生桥臂的半导体开关元件处于导通状态下进行的。以下，参照附图对本发明进行详细说明。

(实施例1)

图1是表示本实施例的装置构成的单线连接图。这里以风力用发电机为例进行说明，但是，也可以适用于其它的用途。

首先，对输出发电电力的电气布线和装置进行说明。风力发电机是二次励磁型的发电机，发电机Gen的定子侧的三相输出，通过外部信号与可开闭的例如电磁接触器CTT1的二次侧连接。另外，电磁接触器CTT1的一次侧，与电磁接触器CTT2的一次侧和断路器BR的二次侧连接。断路器BR的一次侧与电力系统连接。

断路器BR，例如具备由于电流过大打开断路器并切断电流的功能，闭合断路器BR时，对风力发电装置的控制装置进行供电。在本实施例中，还具备在系统故障时用于对控制装置供电、图中未表示的无停电电源装置等的电池装置。

另外，电磁接触器CTT2的二次侧，经由Δ连接的电容器Cn和电抗器(reactor)Ln与励磁(連系)用的电力变换器CNV的交流输出端连接。另一方面，电力变换器CNV的直流输出端，经由直流平滑电容器Cd与励磁用的电力变换器INV的直流输出端子连接。

电力变换器CNV和电力变换器INV，例如使用功率半导体的开关元件(GTO、IGBT、功率MOSFET等)构成，分别具有交流变直流或直流变交流的功能。电力变换器INV的交流输出端子，经由电抗器Lr和电容器Cr与发电机Gen的二次侧线圈端子连接。

另外，与所述励磁用电力变换装置并联，经由电抗器Lx将整流器REC与发电机Gen的二次侧线圈端子连接。所述整流器REC将其直流部分与所述电力变换器的直流部分连接，另外，也与由半导体开关和电阻构成的能量消耗装置LOD连接。发电机Gen的转子通过齿轮(gear)等与风力发电用的风车101连接，受到风力而旋转。

接着，对用于控制发电功率的布线和装置进行说明。断路器BR的一次侧的三相电压和三相电流分别通过电压传感器PTs、电流传感器CTs将其值变换为低电压的信号Vs、Is后，所述低电压信号被输入到控制装置CTRL。

电磁接触器CTT1的二次侧(CTT1和发电机定子之间)的电压，通过电压传感器PTg将其值变换为低电压的信号Vg并输入到控制装置CTRL。另外，电磁接触器CTT2的二次侧(CTT2和电力变换器CNV之间)的三相电流，通过电流传感器CTn将其值变换为低电压信号In，所述低电压信号被输入到控制装置CTRL。

发电机Gen的转子的转数和位置通过位置检测器102例如编码器检测，将相位信号PLr(脉冲序列)输入到控制装置CTRL。另外，与所述电力变换器CNV、INV的直流部连接的平滑电容器Cd的电压，通过电压传感器变换为低电压的信号Edc，该低电压信号Edc输入到控制装置CTRL。

接着，使用图2对控制装置CTRL的功能进行说明。控制装置CTRL通过信号Sg1、Sg2、Pulse_inv、Pulse_cnv、Pulse_LOD控制电磁接触器CTT1、CTT2和电力变换器INV、CNV、能量消耗装置LOD。

电力变换器CNV，在风力发电装置运转中且发电机Gen通过电磁接触器CTT1与电力系统连接前到连接后，进行将平滑滤波器Cd的直流电压Edc控制为一定的直流电压控制和系统无功功率(reactive power)为零(功率因数为1)的控制。因此，电力变换器INV如果使用直流电力后直流电压降低，则电力变换器CNV按照从电力系统取出电力充电直流电压使其保持一定的方式工作。相反，电力变换器INV对平滑电容器Cd进行充电在直流电压Edc上升时，电力变换器CNV将直流电力变换为交流电力进行放电，保持直流电压为一定。

首先，对电力变换器CNV的控制进行详细说明。所述交流电压检测值Vs输入到三相二相变换器32trs。另外，所述三相二相变换器32trs的输出Vα和Vβ输入到相位检测器THDET。所述相位检测器THDET，将跟踪系统电压的相位信号THs，例如用锁相环路(PLL：phase Locked Loop)的方式进行运算，将所述相位信号THs输出到三相二相坐标变换器32dqtrs和所述二相三相坐标变换器dq23trs。所述直流电压指令值Eref和所述直流电压检测值Edc被输入到直流电压调整器DCAVR(例如由比例积分控制器构成)。所述直流电压调整器DCAVR按照输入的指令值和检测值的偏差为零的方式调整输出的d轴电流指令值(有功部分电流指令值)Idnstr，并向电流调整器1-ACR输出。

三相二相坐标变换器32dqtrs根据输入的电流In使用(式1)所示的变换式，运算d轴电流检测值Idn(有功部分电流)和q轴电流检测值Iqn(无效部分电流)，将d轴电流检测值Idn输入到电流调整器(1-ACR)，q轴电流检测值Iqn输入到电流调整器(2-ACR)。

(式1)

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{Idn}\\ \mathrm{Iqn}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\cos \left(\mathrm{THs}\right)& \sin \left(\mathrm{THs}\right)\\ -\sin \left(\mathrm{THs}\right)& \cos \left(\mathrm{THs}\right)\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}\mathrm{Iu}\·\cos \left(0\right)+\mathrm{Iv}\·\cos (2\mathrm{\π}/3)+\mathrm{Iw}\·\cos (4\mathrm{\π}/3)\\ \mathrm{Iu}\·\sin \left(0\right)+\mathrm{Iv}\·\sin (2\mathrm{\π}/3)+\mathrm{Iw}\·\sin (4\mathrm{\π}/3)\end{array}\right)$ …(式1)

所述电流调整器(1-ACR)按照所述d轴电流指令值Idnstr和所述d轴电流检测值Idn的偏差为零的方式，对输出的d轴电压指令值Vdn0进行调整，向加法器301输出。同样，所述电流调整器2-ACR，按照所述q轴电流指令值(功率因数为1时，指令值＝0)和所述q轴电流检测值Iqn的偏差为零的方式，对输出的q轴电压指令值Vqn0进行调整，向加法器302输出。这里，所述电流调整器例如可以由比例积分控制器构成。

电压坐标变换器dqtrs根据输入的所述电压Vs的α成分Vα和β成分Vβ使用(式2)所示的变换式，运算d轴电压检测值(与系统电压矢量一致的相位成分)Vds和q轴电压检测值(与所述d轴电压检测值Vds正交的成分)Vqs，并将每一个输入到所述加法器301、302中。

所述加法器301，将所述d轴电压指令值Vdn0和所述d轴电压检测值Vds相加并输出到二相三相坐标变换器dq23trs。同样所述加法器302，将所述q轴电压指令值Vqn0和所述q轴电压检测值Vqs相加输入到二相三相坐标变换器dq23trs。

所述二相三相坐标变换器dq23trs，输入所述相位信号THs和所述各个加法器的结果Vdn、Vqn，通过(式3)和(式4)所示的变换式运算所述变换器的输出电压指令值Vun、Vvn、Vwn，向PWM运算器PWMn输出。

(式2)

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{Vds}\\ \mathrm{Vqs}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\cos \left(\mathrm{THs}\right)& \sin \left(\mathrm{THs}\right)\\ -\sin \left(\mathrm{THs}\right)& \cos \left(\mathrm{THs}\right)\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}\mathrm{V\α}\\ \mathrm{V\β}\end{array}\right)$ …(式2)

(式3)

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{Va}\\ \mathrm{Vb}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\cos \left(\mathrm{Ths}\right)& -\sin \left(\mathrm{Ths}\right)\\ \sin \left(\mathrm{THs}\right)& \cos \left(\mathrm{THs}\right)\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}\mathrm{Vdn}\\ \mathrm{Vqn}\end{array}\right)$ …(式3)

(式4)

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{Vun}\\ \mathrm{Vvn}\\ \mathrm{Vwn}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\cos \left(0\right)& \sin \left(0\right)\\ \cos (2\mathrm{\π}/3)& \sin (2\mathrm{\π}/3)\\ \cos (4\mathrm{\π}/3)& \sin (4\mathrm{\π}/3)\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}\mathrm{Va}\\ \\ \mathrm{Vb}\end{array}\right)$ …(式4)

所述PWM运算器PWMn，根据输入的电压指令Vun、Vvn、Vwn通过脉冲宽度调制方式，计算使构成所述电力变换器CNV的n个半导体元件导通/截止的门信号Pulse_cnv，输出到所述电力变换器CNV。

接着，对电力变换器INV的控制进行说明。表示发电机的转数和位置的相位信号PLr被输入到旋转相位检测器ROTDET。旋转相位检测器ROTDET计数相位信号的脉冲PLr并换算为相位信号，且将相位信号在一转中用一次脉冲(例如ABZ方式的编码器中Z相脉冲)复位为0，输出没有溢出的从0到360度的旋转相位RTH到加法器303。

旋转相位RTH和同步控制器SYNC的输出相位信号LTH用加法器303相加而成为相位信号TH，相位信号TH与所述相位信号THs一起输入到励磁相位运算器SLDET。所述励磁相位运算器SLDET将所述相位信号TH和THs相减(THr＝THs-TH)，进一步以发电机的极对数倍输出发电机转子的电角频率的相位信号THr。

电力运算器PQCAL被输入：系统电流Is通过所述(式1)所示的变换式与检测出来的系统电压U相矢量同向的d轴电流Ids、与系统电压的U相矢量垂直(直行)的q轴电流Iqs、所述d轴电压检测值Vds、q轴电压检测值Vqs，根据(式5)计算系统的有功功率Ps和无功功率Qs。

(式5)

Ps＝3(Vds×lds+Vqs×iqs)

Qs＝3(-Vds×lqs+Vqs×lds)    …(式5)

有功功率调整器APR，输入有功功率Ps和风力发电装置的输出功率指令Pref，按照所述功率指令值Pref和所述功率检测值Ps的差值为零的方式将输出的转矩电流指令值Iq0输出。

另外，无功功率调整器AQR输入无功功率Qs和风力发装置的输出功率指令Qref，按照所述功率指令值Qref和所述功率检测值Qs的偏差为零的方式将输出的励磁电流指令值Id0输出。这里，所述有功功率调整器APR和无功功率调整器AQR例如可以由比例积分器构成。

所述有功功率调整器APR、无功功率调整器AQR的各个输出的电流指令值Iq0和Id0输入到切换器SW。切换器SW决定使用所述有功功率调整器APR和无功功率调整器AQR的输出，或是使用转矩电流指令值为零、励磁电流指令值为电压调整器的输出。这里，切换器SW在电磁接触器CTT1闭合之前，即发电机定子电压与系统电压同步的电压同步运转时，使用后者(转矩电流指令值为零，励磁电流指令值为电压调整器的输出)，在电磁接触器CTT1闭合之后选择前者(各个功率调整器的输出)。

这里，对电压调整器AVR进行说明。所述电压调整器AVR，以发电机定子电压Vg的振幅值Vgpk为反馈值，对系统电压Vs的振幅值施以滤波后的值Vsref作为指令值输入，使所述发电机定子电压Vg的振幅值和所述指令值的偏差为零的输出励磁电流指令值Id1输出到所述切换器SW。这里，所述电压调整器AVR例如可以由比例积分控制器构成。该电压调整器AVR在电磁接触器CTT1处于打开状态下工作，使发电机Gen的定子电压的振幅值与系统电压的振幅值一致，因此计算从电力变换器INV流入发电机GEN的二次侧的励磁电流指令值。

三相二相坐标变换器32dqtrs，根据被输入的电流Ir和转子的相位THr，使用(式6)所示的变换式，计算d轴电流检测值Idr(励磁电流成分)和q轴电流检测值Iqr(转矩电流成分)，将d轴电流检测值Idr输出到电流调整器4-ACR，将q轴电流检测值Iqr输出到电流调整器3-ACR。

(式6)

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{Idr}\\ \mathrm{Iqr}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\cos \left(\mathrm{THr}\right)& \sin \left(\mathrm{THr}\right)\\ -\sin \left(\mathrm{THr}\right)& \cos \left(\mathrm{THr}\right)\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}\mathrm{Iu}\·\cos \left(0\right)+\mathrm{Iv}\·\cos (2\mathrm{\π}/3)+\mathrm{Iw}\·\cos (4\mathrm{\π}/3)\\ \mathrm{Iu}\·\sin \left(0\right)+\mathrm{Iv}\·\sin (2\mathrm{\π}/3)+\mathrm{Iw}\·\sin (4\mathrm{\π}/3)\end{array}\right)$ …(式6)

所述电流调整器4-ACR，按照所述d轴电流指令值Id1或Id0与所述d轴电流检测值Idr的偏差为零的方式调整输出的d轴电压指令值Vdr。同样，所述电流调整器3-ACR，按照所述q轴电流指令值Iq1或Iq0与所述q轴电流检测值Iqr的偏差为零的方式调整输出的q轴电压指令值Vqr。这里，所述电流调整器例如可以由比例积分器构成。

所述d轴电压指令值Vdr和所述q轴电压检测值Vqr被输入到二相三相坐标变换器dq23trs，所述二相三相坐标变换器dq23trs根据所述相位信号THr和所述各个输入值，使用(式7)和(式8)所示的变换式，计算所述变换器dq23trs所输出的电压指令值Vu0、Vv0、Vw0。

(式7)

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{Va}\\ \mathrm{Vb}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\cos \left(\mathrm{THr}\right)& -\sin \left(\mathrm{THr}\right)\\ \sin \left(\mathrm{THr}\right)& \cos \left(\mathrm{THr}\right)\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}\mathrm{Vdr}\\ \mathrm{Vqr}\end{array}\right)$ …(式7)

(式8)

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{Vu}0\\ \mathrm{Vv}0\\ \mathrm{Vw}0\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\cos \left(0\right)& \sin \left(0\right)\\ \cos (2\mathrm{\π}/3)& \sin (2\mathrm{\π}/3)\\ \cos (4\mathrm{\π}/3)& \sin (4\mathrm{\π}/3)\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}\mathrm{Va}\\ \\ \mathrm{Vb}\end{array}\right)$ …(式8)

计算出的Vu0、Vv0、Vw0，输入到过电流阻止控制器CHV，将按照过电流变化的电压指令值Vur、Vvr、Vwr输出到PWM运算器PWMr。

所述PWM运算器PWMr，根据被输入的电压指令值Vur、Vvr、Vwr通过脉冲宽度调整方式，计算使构成所述电力变换器INV的m个半导体元件导通/截止的门信号Pulse_inv，并输出到所述电力变换器INV。

同步控制器SYNC具有两种功能，一种是计算用于使定子电压的振幅值与系统电压的振幅值一致的电压指令值的功能；第二种是计算用于使与系统连接前的定子电压的相位与系统电压的相位一致的输出相位信号LTH的功能。

首先，对于第一种功能的振幅同步进行说明。为了使电压振幅同步，根据所述Vα和Vβ二次方和的平方根计算系统电压的振幅值Vspk，将计算出的振幅值用一阶延迟滤波器等除去波动成分作为所述电压调整器的电压指令值Vsref使用。同样，根据α和β成分求出定子电压Vgpk，用作所述电压调整器的反馈值Vgpk，同时也用于振幅同步判定。振幅同步判定，比较所述电压指令值Vsref和电压振幅Vgpk，在差值在某个规定值之内时判定为振幅同步。

接着，对第二种功能的相位同步进行说明。相位同步功能，因为要使所述系统电压的相位和定子电压的相位一致，所以计算该相位差。该相位差直接作为输出相位信号LTH输出时，因为发电机的定子电压的相位急剧变化，所以对相位差引入带限制器(limiter)的积分器，将积分器的输出作为输出相位信号LTH输出。将输出相位信号LTH与旋转相位RTH相加减，求得旋转相位TH。

这里，所述励磁相位THr如上所述从系统电压相位THs中减去旋转相位TH而求得，被称为所谓的转差频率。因此，电力变换器INV以相位信号THr的相位励磁时，定子角频率ω1与系统电压的角频率ω0一致(ω1＝ω0)，相位也与输出相位信号LTH一致。

同步控制器SYNC，在所述电压与相位一致时，将同步信号SYN发送到系统控制器SYS。

所述系统控制器SYS，在收到同步信号SYN时，输出使所述切换器SW和电磁接触器CTT1动作的信号Sg0、Sg1。

在相位差大致一致而输出同步信号SYN时，系统控制器SYS将控制切换信号Sg0发送到切换器SW，同时对电磁接触器CTT1输出闭合指令。

接着，关于系统扰动产生时的所述整流器REC进行说明。系统电压低时，根据感应电压和系统电压的电压差ΔV，电流增加ΔI。此时，二次励磁发电机匝数比为a时，在二次线圈中增加ΔI/a的电流。此时ΔI/a的电流大时，在二次线圈中就会流过过大的电流。

在二次侧，因为电力变换器和整流装置通过电抗器Lr、Lx连接，所以流入电抗器Lr的电流Ir和流入电抗器Lx的电流Ix如(式9)和(式10)所示，以电抗器Lr、Lx的阻抗比进行分流。

此时的扰动所引起的过大电流，起因于流入一次侧(定子)的故障电流的直流成分和反相成分，在线圈侧表现为交流电流，由此，为了使二次侧的电力变换器和整流装置的阻抗具有差值，使用电抗器即可。

(式9)

Ir＝(Δ1/a)×Lx/(Lr+Lx)    …(式9)

(式l0)

Ix＝(ΔI/a)×Lr/(Lr+Lx)    …(式10)

图3表示所述过电流阻止控制器CHV的构成，表示了用于系统故障时从发电机的转子流入的故障电流由整流器REC分流，避免电力变换器INV的过电流的控制方式。

过电流发生时，作为过电流发生的基础的电压增大，电力变换器INV的输出电压不足的情况下，往往存在过电流在整流器REC中不能顺利分流的情况，为了使之分流，使用过电流阻止控制器CHV。

由电流传感器CTr检测到的逆变(インバ一タ)电流Ir，被输入到过电流阻止控制器CHV。过电流阻止控制器CHV用比较器CMP比较逆变电流Ir和过电流检测大小OCL。将电流检测值为正值时设为电流流入电力变换器INV的方向，电流为正值且检测到过电流时，过电流所发生的相的电压指令值变更为过电流阻止指令值Vchg，通过对过电流阻止指令值Vchg用符号提取器SDT提取电流符号，用乘法器305将乘以符号后的值作为电力变换器INV的电压指令值Vur(或Vvr或Vwr)，使电力变换器INV发生过电流的桥臂的上侧元件导通。过电流阻止值Vchg，为比PWM调制信号大的值，在对其乘以符号后的结果为正值时，上侧桥臂导通、负值时为截止的信号。另外，所谓桥臂，是指电力变换器INV的直流之间的所连接的半导体元件，所谓上桥臂是指从交流侧端子看去，与直流的正电位侧连接的半导体元件或元件组。

相反，在电流为负值且检测到过电流时，将发生过电流的相的电压指令值变为过电流阻止指令值Vchg，用乘法器305将过电流阻止指令值Vchg与电流符号相乘后的值作为电力变换器INV的电压指令值Vur(或Vvr或Vwr)，由此，使电力变换器INV发生过电流的桥臂的下侧元件导通。使电力变换器INV发生过电流的桥臂的下侧元件导通。

图3中，电流检测值的U相Ir_u(添加符号“_u”表示U相)比过电流检测大小OCL大时，因为在U相桥臂发生过电流，所以增大U相电压指令值比脉冲宽度调制信号大，生成上侧元件导通信号。此时其他相的输入电压指令值直接使用。

通过该过电流阻止控制器CHV，过电流相的电位固定在抑制过电流的方向，电力变换器INV发生过电流的相的电流，分流至整流装置。此时的分流比由(式9)和(式10)决定，抑制电力变换器INV的过电流。

这里，作为过电流相的电位固定在抑制过电流的电位的方式、对使产生过电流的桥臂的半导体元件在过电流发生当中导通的方式进行了说明，但是使过电流相的上下桥臂的半导体元件仅在过电流发生当中导通的方式中也可以取得同样效果。

这样分流的电流，对直流部分的平滑电容器Cd和电容器Cx进行充电，使直流电压上升。在直流电压上升时因为会引起构成整流器或电力变换器的元件或电容器的绝缘破坏，所以直流电压为规定值例如超过通常时的110％时，使所述能量消耗装置LOD动作。

为了使所述能量消耗装置LOD动作使直流电压控制在规定值以下，用减法器304检测第二直流电压指令值Eref_OV和检测值Edc的偏差。

偏差为负值，即仅在直流电压比指令值大时在输出中输出偏差，偏差为正值，即直流电压比指令值小时使用使输出为零的限制器LIM，作为直流电压调整器DCAVR2的输入。

所述直流电压调整器DCAVR2，仅在直流电压比指令值大时，为了使所述能量消耗装置动作，计算用于使开关元件导通截止的指令值DUTY，根据所述指令值将用于使所述开关元件导通截止的脉冲指令值Pulse_LOD输出到所述能量消耗装置LOD。

所述能量消耗装置，例如由电阻器(抵抗器)与功率半导体开关元件串联连接而构成，在功率半导体开关元件导通期间，工作于消耗直流电压的功率的状态。通过这样使能量消耗装置LOD工作，将直流电压保持在规定值以下。

如以上所述，因为具备改变电力变换器INV的过电流相的电压指令值的过电流阻止控制器CHV，其改变电抗器的值，将转子与整流装置连接，将整流器的直流部分与电力变换装置的直流部分连接，所以可以将从转子流入的过电流，在电力变换器INV和整流装置通过阻抗比分担而流过，可以减小流入电力变换装置的电流，因此，可以减小电力变换器的电流容量。

另外，因为可以抑制电力变换器的过电流，不必停止电力变换器的门信号，可以继续运转。另外，因为在整流装置的直流侧设置能量消耗装置，在过电流所引起的直流电压上升时使其动作，所以在直流电压的过电压中能够保护设备。另外，因为有将整流装置并联设置的构成，所以在系统故障时的过电流发生时期望继续运转的系统或快速进行运转后的电力输出的系统中，根据另外设置或增设可以满足要求，在不必要的情况下，可以灵活的处理，不需设置等的构成。

Claims (11)

1.一种发电装置，将二次励磁发电机的定子侧与电力系统连接，将励磁用电力变换器与该二次励磁发电机的二次线圈连接，调整所述二次励磁发电机输出到电力系统的发电电力，其特征在于，

所述励磁用电力变换器，经由第一阻抗与所述二次励磁发电机的二次线圈连接，

二极管整流器的交流部分经由第二阻抗连接于所述二次励磁发电机的二次线圈，二极管整流器的直流部分与所述励磁用电力变换器的直流部分并联连接，

该发电装置具备控制装置，其在流入所述励磁用电力变换器的功率半导体开关元件的电流值在规定值以上时，对该功率半导体开关元件输出导通指令。

2.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，

所述第一阻抗和第二阻抗是电抗器。

3.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，

所述第一阻抗的值比所述第二阻抗的值大。

4.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，

在所述二极管整流器的直流部分连接有能量消耗机构。

5.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，

所述控制装置具备过电流阻止控制部，该过电流阻止控制部输入所述规定值和流入所述功率半导体开关元件的电流值，输出导通指令。

6.一种发电装置，将二次励磁发电机的定子侧与电力系统连接，将励磁用电力变换器与该二次励磁发电机的二次线圈连接，调整所述二次励磁发电机输出到电力系统的发电电力，其特征在于，

所述励磁用电力变换器，具备：第一电力变换器，经由第一阻抗将交流端子侧与所述二次线圈连接，将直流端子侧与平滑电容器连接；及第二电力变换器，将直流端子侧与所述平滑电容器连接，将交流端子侧与电力系统连接，

二极管整流器的交流部分经由第二阻抗连接于所述二次励磁发电机的二次线圈，二极管整流器的直流部分与所述励磁用电力变换器的直流部分并联连接，

该发电装置具备控制装置，其在流入所述励磁用电力变换器的功率半导体开关元件的电流值在规定值以上时，对该功率半导体开关元件输出导通指令。

7.根据权利要求6所述的发电装置，其特征在于，

所述第一阻抗和第二阻抗是电抗器。

8.根据权利要求6所述的发电装置，其特征在于，

所述第一阻抗的值比所述第二阻抗的值大。

9.根据权利要求6所述的发电装置，其特征在于，

在所述二极管整流器的直流部分连接有能量消耗机构。

10.根据权利要求6所述的发电装置，其特征在于，

所述控制装置具备过电流阻止控制部，该过电流阻止控制部输入所述规定值和流入所述功率半导体开关元件的电流值，输出导通指令。

11.一种发电装置，将二次励磁发电机的定子侧与电力系统连接，将励磁用电力变换器与该二次励磁发电机的二次线圈连接，调整所述二次励磁发电机输出到电力系统的发电电力，其特征在于，

所述二次励磁发电机通过风车旋转，

所述励磁用电力变换器具备：第一电力变换器，经由第一阻抗将交流端子侧与所述二次线圈连接，将直流端子侧与平滑电容器连接；及第二电力变换器，将直流端子侧与所述平滑电容器连接，将交流端子侧与电力系统连接，

二极管整流器的交流部分经由第二阻抗连接于所述二次励磁发电机的二次线圈，二极管整流器的直流部分与所述励磁用电力变换器的直流部分并联连接，

该发电装置具备控制装置，其在流入所述励磁用电力变换器的IGBT的电流值在规定值以上时，对该IGBT输出导通指令。

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