CN106972760A - 碳化硅逆变控制装置及发电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种碳化硅逆变控制装置及发电设备。碳化硅逆变控制装置应用于包括发电机的发电设备，碳化硅逆变装置包括控制器、碳化硅整流器、碳化硅逆变器以及人机交互装置，碳化硅整流器的输入端与发电机连接、输出端与碳化硅逆变器连接，碳化硅逆变器和人机交互装置分别与控制器连接。控制器、碳化硅整流器、碳化硅逆变器以及人机交互装置设置于一壳体，壳体具有容纳空间，发电机设置于容纳空间。通过上述设置有效提高了发电设备的电流的转化效率，实现了一体化设置，极大地提高了实用性。

Description

碳化硅逆变控制装置及发电设备
技术领域
本发明涉及电力技术领域，具体而言，涉及一种碳化硅逆变控制装置及发电设备。
背景技术
发电设备普遍用于民用或工用，以输出220V交流电为普遍，因此，发电设备一般由发电机、整流装置和整流装置设备组成。其工作原理是：发动机驱动永磁发电机输出中频交流电，中频交流电经整流装置转换成直流电，直流电最后再经逆变装置逆变成频率稳定的工频交流电，以供用户使用。
发明人经研究发现，现有的发电机组发电后，经整流和逆变后输出的电流与发电机所产生的电流相比存在转化效率低下的情况，且转化过程中会产生大量的热，使得发电机设备与各器件不能集成于一体，须单独设置造成用户使用不便的情况。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种碳化硅逆变控制装置及发电设备，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：
一种碳化硅逆变控制装置，应用于包括发电机的发电设备，所述碳化硅逆变控制装置包括控制器、碳化硅整流器、碳化硅逆变器以及人机交互装置，所述碳化硅整流器的输入端与所述发电机连接、输出端与所述碳化硅逆变器连接，所述碳化硅逆变器和人机交互装置分别与所述控制器连接；
所述碳化硅整流器对所述发电机产生的第一电流进行整流滤波得到第二电流，所述碳化硅逆变器根据所述控制器的控制信息对所述第二电流进行逆变得到第三电流并输出；
所述控制器、碳化硅整流器、碳化硅逆变器以及人机交互装置设置于一壳体，所述壳体具有容纳空间，所述发电机设置于所述容纳空间。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述碳化硅逆变控制装置中，所述碳化硅整流器和碳化硅逆变器中包括的半导体器件为碳化硅器件。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述碳化硅逆变控制装置中，所述碳化硅逆变控制装置还包括碳化硅驱动装置，所述碳化硅驱动装置与所述控制器和碳化硅逆变器分别连接。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述碳化硅逆变控制装置中，所述碳化硅驱动装置包括碳化硅功率模块和隔离驱动电路，所述碳化硅功率模块与所述控制器连接，所述隔离驱动电路分别与所述碳化硅功率模块和碳化硅逆变器连接。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述碳化硅逆变控制装置中，所述碳化硅逆变控制装置还包括第一采样电路和第二采样电路，所述第一采样电路输入端与所述发电机的输出端连接、输出端与所述控制器连接，所述第二采样电路的输入端与所述碳化硅逆变器的输出端连接、输出端与所述控制器连接。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述碳化硅逆变控制装置中，所述人机交互装置包括显示器及多个操作旋钮，所述显示器及多个操作旋钮分别与所述控制器连接，所述显示器和多个操作旋钮设置于所述壳体表面。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述碳化硅逆变控制装置中，所述壳体为吸波材料构成的密闭壳体。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述碳化硅逆变控制装置中，所述碳化硅逆变控制装置还包括散热装置，所述散热装置的一端设置于所述壳体内，另一端延伸至所述壳体外。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述碳化硅逆变控制装置中，所述散热装置与所述碳化硅整流器、碳化硅逆变器和发电机分别接触。
本发明还提供一种发电设备，包括发电机以及上述的碳化硅逆变控制装置，所述碳化硅逆变控制装置与所述发电机连接。
本发明实施例提供的一种碳化硅逆变控制装置及发电设备，碳化硅逆变控制装置应用于包括发电机的发电设备，所述碳化硅逆变装置包括控制器、碳化硅整流器、碳化硅逆变器以及人机交互装置，所述碳化硅整流器的输入端与所述发电机连接、输出端与所述碳化硅逆变器连接，所述碳化硅逆变器和人机交互装置分别与所述控制器连接。所述控制器、碳化硅整流器、碳化硅逆变器以及人机交互装置设置于一壳体，所述壳体具有容纳空间，所述发电机设置于所述容纳空间。通过上述设置有效提高了所述发电设备的电流的转化效率，实现了一体化设置，极大地提高了实用性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种发电设备的方框示意图。
图2为本发明实施例提供的一种碳化硅逆变控制装置的结构示意图。
图3为本发明实施例提供的一种发电设备的另一方框示意图。
图4为本发明实施例提供的一种驱动装置的方框示意图。
图标：10-发电设备；100-碳化硅逆变控制装置；110-控制器；130-碳化硅整流器；150-碳化硅逆变器；170-人机交互装置；172-显示器；174-操作旋钮；190-壳体；210-散热装置；230-第一采样电路；250-第二采样电路；270-驱动装置；272-碳化硅功率模块；274-隔离驱动电路；300-发电机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。
请结合图1和图2，本发明较佳实施例提供一种碳化硅逆变控制装置100，所述碳化硅逆变控制装置100应用于包括发电机300的发电设备10。
所述碳化硅逆变控制装置100包括控制器110、碳化硅整流器130、碳化硅逆变器150以及人机交互装置170，所述碳化硅整流器130的输入端与所述发电机300连接、输出端与所述碳化硅逆变器150连接，所述碳化硅逆变器150和人机交互装置170分别与所述控制器110连接。
所述碳化硅逆变控制装置100在对所述发电机300产生的电流进行整流和逆变处理的过程中，所述碳化硅整流器130对所述发电机300产生的第一电流进行整流滤波处理得到第二电流，所述碳化硅逆变器150根据所述控制器110的控制信息对所述第二电流进行逆变处理得到第三电流并输出。
通过上述设置使得所述碳化硅逆变控制装置100在对发电机300产生的电流进行整流和逆变处理时，有效避免整流和逆变过程中耗费的电能过多而产生了大量的热能，进而有效提高了转换效率。
所述控制器110的控制信息可以是预设控制信息，也可以是所述控制器110获取经所述碳化硅逆变器150输出的第三电流，并根据第三电流及预设信息生成的控制信息，在此不做具体限定。
在本实施例中，所述碳化硅整流器130和碳化硅逆变器150中包括的半导体器件为碳化硅器件。例如，所述碳化硅整流器130和碳化硅逆变器150中包括的二极管为碳化硅二极管，所述碳化硅整流器130和碳化硅逆变器150中包括的三极管为碳化硅三极管，所述碳化硅整流器130和碳化硅逆变器150中包括的场效应管为碳化硅场效应管。
通过将所述碳化硅整流器130和碳化硅逆变器150中包括的半导体器件设置为碳化硅器件，使得所述碳化硅器件的损耗小、可靠性好、正反向特性随温度和时间的变化很小、可以工作在高温、具有很好的反向恢复特性且反向恢复电流小。此外碳化硅器件由于具有高的击穿电场而具有高的击穿电压。碳化硅器件有高的热导率，因此碳化硅器件有低热阻。
通过上述设置使得所述碳化硅逆变控制装置100可以工作在高温条件下，且所述碳化硅器件的损耗小，因此所述碳化硅逆变控制装置100在进行整流逆变过程中有效降低了所述碳化硅逆变控制装置100的功耗，进而有效提升了转化效率且减少了碳化硅逆变控制装置100产生的热量。
在本实施例中，所述控制器110为一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等。还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开逻辑框图。通用处理器可以是微处理器，也可以是任何常规的处理器等。在本实施例中，所述控制器110为微控制器，且所述微控制器的主控器件为数字信号处理器。
所述人机交互装置170可以是液晶触摸屏，也可以是显示器和旋钮，还可以是显示器和按钮。在本实施例中，所述人机交互装置170包括显示器172和操作旋钮174，所述操作旋钮174为多个，所述显示器172和各所述操作旋钮174分别与所述控制器110连接。
在本实施例中，所述多个操作旋钮174可以包括但不限于电压微调旋钮、电启动旋钮。可选的，所述人机交互装置170还包括多个按钮，各所述按钮分别与所述控制器110分别连接，所述多个按钮可以包括但不限于合闸按钮开关、分闸按钮开关、电压显示按钮和电流显示按钮。
通过设置所述人机交互装置170以方便用户查看所述碳化硅逆变控制装置100产生的电压、电流等信息，以及方便用户对所述碳化硅逆变控制装置100进行调控。
在本实施例中，所述控制器110、碳化硅整流器130、碳化硅逆变器150以及人机交互装置170设置于一壳体190，所述壳体190具有容纳空间，所述发电机300设置于所述容纳空间。通过上述设置使得所述控制器110、碳化硅整流器130、碳化硅逆变器150以及人机交互装置170实现了一体化设置并有效降低所述发电设备10的重量，并方便用户移动以及使用，极大地提高了所述碳化硅逆变控制装置100及发电设备10的实用性。
为使避免所述发电机300在发电过程中受外界电磁波的干扰，影响其发电性能。在本实施例中，所述容纳空间为密闭空间，所述壳体190为吸波材料构成的密闭壳体。
为方便移动所述碳化硅逆变控制装置100，在本实施例中，所述壳体190上设置有手持部，所述手持部设置于所述壳体190的不同位置处。
为避免所述发电机300在发电，以及所述控制器110、碳化硅整流器130和碳化硅逆变器150进行转换过程中产生过多的热量，致使容纳所述壳体190的容纳空间的温度过高，影响或损坏所述发电机300或各器件的性能。在本实施例中，所述碳化硅逆变控制装置100还包括散热装置210，所述散热装置210的一端设置于所述壳体190内，另一端延伸至所述壳体190外。
所述散热装置210可以是但不限于液冷散热板、相变材料制成的散热组件或金属散热板，只要能实现良好的散热效果并根据实际需求进行设置即可，在此不做具体限定。
所述散热装置210可以是一个也可以是多个，在本实施例中，为使散热效果更佳，所述散热装置210为多个，各所述散热装置210设置于所述壳体190的不同位置处。
为使所述散热装置210的散热效果更佳，在本实施例中，所述散热装置210与所述碳化硅整流器130、碳化硅逆变器150和发电机300分别接触。
可选的，为方便所述发电机300产生的电流经所述碳化硅逆变控制装置100处理后得到的电流能够直接使用。在本实施例中，所述碳化硅逆变控制装置100还包括碳化硅驱动装置270，所述碳化硅驱动装置270与所述控制器110和碳化硅逆变器150分别连接。
所述碳化硅驱动装置270包括碳化硅功率模块272和隔离驱动电路274，所述碳化硅功率模块272与所述控制器110连接，所述隔离驱动电路274分别与所述碳化硅功率模块272和碳化硅逆变器150连接。所述隔离驱动电路274用于与待驱动设备连接，以使所述发电机300产生的电流经碳化硅逆变控制装置100处理后即可使用。
为使所述碳化硅逆变控制装置100产生的电流更符合用户所需。在本实施例中，所述碳化硅逆变控制装置100还包括第一采样电路230和第二采样电路250，所述第一采样电路230输入端与所述发电机300的输出端连接、输出端与所述控制器110连接，所述第二采样电路250的输入端与所述碳化硅逆变器150的输出端连接、输出端与所述控制器110连接。所述控制器110可以根据所述第一采样电路230和第二采样电路250获取的发电机300的输出电流信息、第三电流的信息及预设信息控制逆变电路的实现不同的转化效果。
在上述基础上，本发明还提供一种发电设备10，所述发电设备10包括发电机300以及上述的碳化硅逆变控制装置100，所述发电设备10与所述碳化硅逆变控制装置100连接。
由于所述发电设备10包括所述碳化硅逆变控制装置100，因此所述发电设备10具有所述碳化硅逆变控制装置100的相应特征，在此不做一一赘述。
综上，本发明实施例提供的一种碳化硅逆变控制装置100及发电设备10，所述发电设备10包括发电机300和所述碳化硅逆变控制装置100，所述碳化硅逆变控制装置100通过设置控制器110、碳化硅整流器130、碳化硅逆变器150以及人机交互装置170，并将所述控制器110、碳化硅整流器130、碳化硅逆变器150以及人机交互装置170设置于一壳体190，壳体190具有容纳空间，发电机300设置于容纳空间。有效提高了发电设备10的电流的转化效率，实现了发电设备10一体化设置，并有效降低所述碳化硅逆变控制装置100及发电设备10的重量，极大地提高了实用性。通过设置散热装置210使所述碳化硅逆变控制装置100及发电机300工作在较佳温度环境下以有效保障发电设备10安全性。通过设置第一采样电路230和第二采样电路250以进一步提高转化效率及适用性。通过设置驱动装置270以方便用户使用。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种碳化硅逆变控制装置，应用于包括发电机的发电设备，其特征在于，所述碳化硅逆变控制装置包括控制器、碳化硅整流器、碳化硅逆变器以及人机交互装置，所述碳化硅整流器的输入端与所述发电机连接、输出端与所述碳化硅逆变器连接，所述碳化硅逆变器和人机交互装置分别与所述控制器连接；
所述碳化硅整流器对所述发电机产生的第一电流进行整流滤波得到第二电流，所述碳化硅逆变器根据所述控制器的控制信息对所述第二电流进行逆变得到第三电流并输出；
所述控制器、碳化硅整流器、碳化硅逆变器以及人机交互装置设置于一壳体，所述壳体具有容纳空间，所述发电机设置于所述容纳空间。
2.根据权利要求1所述的碳化硅逆变控制装置，其特征在于，所述碳化硅整流器和碳化硅逆变器中包括的半导体器件为碳化硅器件。
3.根据权利要求1所述的碳化硅逆变控制装置，其特征在于，所述碳化硅逆变控制装置还包括碳化硅驱动装置，所述碳化硅驱动装置与所述控制器和碳化硅逆变器分别连接。
4.根据权利要求3所述的碳化硅逆变控制装置，其特征在于，所述碳化硅驱动装置包括碳化硅功率模块和隔离驱动电路，所述碳化硅功率模块与所述控制器连接，所述隔离驱动电路分别与所述碳化硅功率模块和碳化硅逆变器连接。
5.根据权利要求1所述的碳化硅逆变控制装置，其特征在于，所述碳化硅逆变控制装置还包括第一采样电路和第二采样电路，所述第一采样电路输入端与所述发电机的输出端连接、输出端与所述控制器连接，所述第二采样电路的输入端与所述碳化硅逆变器的输出端连接、输出端与所述控制器连接。
6.根据权利要求1所述的碳化硅逆变控制装置，其特征在于，所述人机交互装置包括显示器及多个操作旋钮，所述显示器及多个操作旋钮分别与所述控制器连接，所述显示器和多个操作旋钮设置于所述壳体表面。
7.根据权利要求1所述的碳化硅逆变控制装置，其特征在于，所述壳体为吸波材料构成的密闭壳体。
8.根据权利要求1所述的碳化硅逆变控制装置，其特征在于，所述碳化硅逆变控制装置还包括散热装置，所述散热装置的一端设置于所述壳体内，另一端延伸至所述壳体外。
9.根据权利要求8所述的碳化硅逆变控制装置，其特征在于，所述散热装置与所述碳化硅整流器、碳化硅逆变器和发电机分别接触。
10.一种发电设备，其特征在于，包括发电机以及权利要求1-9任意一条所述的碳化硅逆变控制装置，所述碳化硅逆变控制装置与所述发电机连接。
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