CN102386797B - 一种从直流母线取电的逆变电源电路 - Google Patents
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Abstract
一种从直流母线取电的逆变电源电路，包括风力变流器，变流器包括一端连接至电网网侧变流器、一端连接至发电机转子的机侧变流器，网侧变流器和机侧变流器连接且在其正负极二端中间连有直流母线电容，其特征在于所述的风力变流器连有逆变电源电路模块，其功能是为在电网发生故障时为变流器提供稳定的逆变电源；所述的逆变电源电路模块与滤波电路模块相连，所述滤波电路模块作用是将PWM调制波滤波至正弦波，并起隔离作用。本发明优点：在电网故障中为变流器提供稳定的逆变电源，而且不再需要电池，可靠性提高，节省了维护费用，成本有所降低。
Description
技术领域
本发明涉及一种逆变电源电路，特别应用于风电变流器行业，属于电力系统柔性交流输配电和电力电子技术领域。
背景技术
风电变流器的低压穿越功能（LVRT）是指电网发生故障，变流器端口电压降低到一定值，风电变流器能够实现无故障持续运行的能力，同时为电网提供无功电流，支撑电网电压。
目前风电变流器的低压穿越功能必须配有不间断电源（UPS），其功能是变流器在进行低压穿时，其为变流器提供稳定的逆变电源，以便变流器控制电路和驱动电路正常工作。然而，不间断电源（UPS）正常的工作温度范围并不满足风电变流器-30℃～45℃的环境温度的要求，同时不间断电源（UPS）需配电池，且电池的工作寿命短。因此风电变流器虽采用不间断电源（UPS）供电，可以实现低压穿越功能，但由于其工作温度和电池寿命的问题，导致风电变流器故障增多，可靠性降低。
为风力变流器穿越功能提供逆变电源电路暂无此方面的报道。
发明内容
本发明提供一种从直流母线取电的逆变电源电路，其目的在于给变流器提供稳定的逆变电源，且不需要电池。
本发明的技术方案：一种从直流母线取电的逆变电源电路，包括风力变流器，变流器包括一端连接至电网网侧变流器、一端连接至发电机转子的机侧变流器，网侧变流器和机侧变流器连接且在其正负极二端中间连有直流母线电容，其特征在于所述的风力变流器连有逆变电源电路模块，直流母线电容通过第一箝位二极管与逆变电路模块并联，逆变电路模块能够在电网发生故障时提供稳定的逆变电源；所述的逆变电源电路模块与滤波电路模块相连，所述滤波电路模块作用是将PWM调制波滤波至正弦波，并起隔离作用；所述的逆变电源电路模块包括与直流母线连接的二个电容，所述的二个电容均与电阻并联；所述二个电容串接的支路与由四个开关管串接的支路相并联；所述的四个开关管均是由IGBT和二极管反并联构成；二个电容的中间节点通过第二箝位二极管与第一和第二开关管串接支路的中间节点相连接，二个电容的中间节点还通过第三箝位二极管与第三和第四开关管串接支路的中间节点相连接；第二和第三开关管串接支路的中间节点通过变压器的原边侧与所述二个电容的中间节点相连接；电网侧与所述的逆变电源电路模块之间连接有整流电路，所述的整流电路是由第三至第八箝位二极管构成的三相不可控整流电路，所述的整流电路从电网取电，为逆变电源电路模块提供母线电压。
所述的滤波电路模块的变压器的副边侧与电容、电感串联。
本发明优点：在电网故障中为变流器提供稳定的逆变电源，而且不再需要电池，可靠性提高，节省了维护费用，成本有所降低。
附图说明
图1是本发明的示意简图；
图2是本发明逆变电源电路的主拓扑结构图；
图3是本发明的优选工作方式拓扑图。
图中，1是风力变流器，101是网侧变流器，102是机侧变流器，103是直流母线电容，2是逆变电源电路模块，21是第一开关管，22是第二开关管，23是第三开关管，24是第四开关管，201是第一二级管，202是第二二级管，203是第三二极管,204是第四二极管，205是第一IGBT，206是第二IGBT，207是第三IGBT，208是第四IGBT，209是第一电容，210是第二电容，211是第一电阻，212是第二电阻，213是第九箝位二极管，214是变压器，215是电感，216是第四电容，217是第一箝位二极管，218是第二箝位二极管，219是第三箝位二极管，220是第四箝位二极管，221是第五箝位二极管，222是第六箝位二极管，223是第七箝位二极管，224是第八箝位二极管。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步说明。
如图1，本发明包括风力变流器1与逆变电源电路模块2连接、逆变电源电路模块2与滤波电路模块3连接。
如图2，风力变流器1包括一端连接至电网的网侧变流器101、一端连接至发电机转子的机侧变流器102以及正负极二端中间连有直流母线电容103，网侧变流器101的功能是控制直流侧母线电压稳定，机侧变流器102的功能是实现对双馈发电机的控制，实现变流器的能量双向流动，直流直流母线电容103的功能是存储能量以及滤波。
逆变电流电路模块2与风力变流器1的正负极之间连接有第一电容209、第二电容210，且二个电容分别相并联第一电阻211、第二电阻212。第一电容209、第二电容210相串接的支路与四个开关管相互并联，所述的开关管是由第一IGBT205与第一二极管201并联、第二IGBT206与第二二极管202并联、第三IGBT207与第三二极管203并联、第四IGBT208与第四二极管204并联的四条支路相互串接而成。二个电容之间的节点O分别通过第一箝位二极管217、第二箝位二极管218分别与第一开关管21和第二开关管22的节点，第三开关管23和第四开开关管24的节点相互串接。如图3，节点A和节点C通过变压器214的原边侧相互连接。变压器214的副边侧与电感215和电容216相串联。电网侧与逆变电源电路模块2之间连接有整流电路4，所述的整流电路4是由6个箝位二极管219、221、223、220、222、224构成的三相不可控整流电路，整流桥电路4与节点E和节点D相互所述的整流电路从电网取电，为逆变电源电路模块2提供母线电压供电。
工作原理如下：电压正常时，网侧变流器101控制母线电压Udc稳定在1026V左右（690V*1.414+50V+母线纹波=1026V，50V为网侧变流器BOOST电压增加值），逆变电源电路模块2的直流侧从直流母线电容103取电，其值也稳定在1026V左右（Udc+=513V左右，Udc-=-513V左右），逆变控制电路通过信号 
与
把Udc+和Udc-逆变成PWM调制波，通过变压器214输出正弦波，为变流器提供220Vac供电。在电网出现低压穿越时，电网电压值下降到20%额定电压，从电网取电的电源已经无法工作，而逆变电源电路2的直流侧从直流母线电容103取电，由于直流母线电容103容量相对较大（一般在15mF~25mF），且在低压穿越过程中的直流母线电容103的Udc电压是保持相对稳定的（否则变流器就会因故障停机），逆变电源电路模块2的直流母线电压Udc+和Udc-也是相对稳定的，可以继续为变流器提供220Vac供电。
具体实施过程如下：在变流器未启动工作时，直流母线电压Udc为0V，整流电路（第三箝位管219/第四箝位管220/第五箝位管221/第六箝位管222/第七箝位管223/第八箝位管224构成三相不可控整流桥）从电网取电，为逆变电源电路模块2提供母线电压供电，其母线电压在976V左右第九箝位二极管213反向截至（防止母线电压倒灌入变流器直流母线电容103）。逆变控制电路模块2通过信号
与
把Udc+和Udc-逆变成PWM调制波，通过变压器214输出220Vac正弦波，可选配的二级滤波电路电感215和第四电容216进一步降低220Vac的谐波，为变流器提供更加绿色的220Vac电源，满足变流器启机前所需供电要求。 在网侧变流器101启动工作后，直流母线电压Udc为1026V，高于整流电路4的整流电压（976V），因此第九箝位二极管213导通，逆变电源电路模块2从直流母线电容213取电，逆变控制电路模块2通过信号
与
把Udc+和Udc-逆变成PWM调制波，通过滤波电路输出220Vac正弦波，满足变流器正常所需供电要求。低压穿越过程中，电网电压值下降到20%额定电压，整流电路4因电压过低，所有箝位管截至，直流母线电压Udc维持相对稳定，逆变电源电路模块2从直流母线电容103取电，逆变控制电路模块2通过信号与把Udc+和Udc-逆变成PWM调制波，通过滤波电路3输出220Vac正弦波，满足变流器低压穿越所需供电要求。当变流器停机后，直流母线电压Udc开始下降，但母线电压Udc低于整流电路4的整流电压976V时，第九箝位管213截至，逆变电源电路模块2通过整流电路4从电网取电，逆变控制电路通过信号
与
把Udc+和Udc-逆变成PWM调制波，通过滤波电路输出220Vac正弦波，满足变流器停机逻辑所需供电要求。
本发明的优点：从直流母线取电的逆变电源电路模块中开关管电压应力小，成本低，电路拓扑简单、节省了电池且工作温度和稳定性得到提高，使变流器的可靠性相应得到提高，成本有所降低。
Claims (2)
1.一种从直流母线取电的逆变电源电路，包括风力变流器（1），变流器包括一端连接至电网网侧变流器（101）、一端连接至发电机转子的机侧变流器（102），网侧变流器（101）和机侧变流器（102）连接且在其正负极二端中间连有直流母线电容（103），其特征在于所述的风力变流器（1）连有逆变电源电路模块（2），直流母线电容（103）通过第一箝位二极管与逆变电路模块（2）并联，逆变电路模块（2）能够在电网发生故障时提供稳定的逆变电源；所述的逆变电源电路模块（2）与滤波电路模块（3）相连，所述滤波电路模块（3）作用是将PWM调制波滤波至正弦波，并起隔离作用；所述的逆变电源电路模块（2）包括与直流母线连接的二个电容，所述的二个电容均与电阻并联；所述二个电容串接的支路与由四个开关管串接的支路相并联；所述的四个开关管均是由IGBT和二极管反并联构成；二个电容的中间节点通过第二箝位二极管与第一和第二开关管串接支路的中间节点相连接，二个电容的中间节点还通过第三箝位二极管与第三和第四开关管串接支路的中间节点相连接；第二和第三开关管串接支路的中间节点通过变压器的原边侧与所述二个电容的中间节点相连接；电网侧与所述的逆变电源电路模块（2）之间连接有整流电路（4），所述的整流电路（4）是由第三至第八箝位二极管构成的三相不可控整流电路，所述的整流电路从电网取电，为逆变电源电路模块（2）提供母线电压。
2.根据权利要求1所述的一种从直流母线取电的逆变电源电路，其特征在于所述的滤波电路模块（3）的变压器的副边侧与电容、电感串联。
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