CN201956898U - 风电变频器pwm脉冲尖峰抑制装置 - Google Patents

风电变频器pwm脉冲尖峰抑制装置 Download PDF

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王潞钢
王延涛
宋志强
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Abstract

一种风电变频器PWM脉冲尖峰抑制装置，包括吸收电路，所述吸收电路包括第一吸收单元和第二吸收单元，该第一吸收单元、该第二吸收单元分别并联在风电变频器的相互串联的第一IBGT管和第二IBGT管的发射极之间；所述第一吸收单元包括相互串联的第一电容和第一电感，该第一电容的第一端与所述第一IBGT管的栅极连接，该第一电容的第二端与该第一电感的第一端连接，该第一电感的第二端与所述第二IBGT管的发射极连接；所述第二吸收单元包括相互串联的第二电容和第二电感，该第二电感的第一端与所述第一IBGT管的栅极连接，该第二电感的第二端与该第二电容的第一端连接，该第二电容的第二端与所述第二IBGT管的发射极连接。本实用新型减小因IGBT管关断产生的母线尖峰。

Description

风电变频器PWM脉冲尖峰抑制装置
技术领域
本实用新型涉及一种脉冲尖峰抑制装置，尤其涉及一种风电变频器PWM脉冲尖峰抑制装置。
背景技术
在大功率并网式双馈风力发电系统中，大功率变频器是其中的一个重要组成部分。IGBT具有驱动电路简单、饱和压降低、通态电阻小、开关速度快等优点，已经在大功率变频器中广泛应用。因为分布电感的影响，电流的急遽变化也会在母线上产生高压尖峰，使IGBT容易损坏。PWM波的脉冲尖峰也会导致电机du/dt过高，影响电机使用寿命。
现有风电变频器吸收电路技术采用简单的吸收电容并联技术，随着风电功率的增大，母线尖峰越来越严重，对IGBT的寿命造成严重威胁。
现有风电变频器的输出回路通过输出电抗直接输出，du/dt较大，对电机寿命影响较大。
发明内容
本实用新型的主要目的在于提供一种风电变频器PWM脉冲尖峰抑制装置，以减小因IGBT管关断产生的母线尖峰。
为了达到上述目的，本实用新型提供了一种风电变频器PWM脉冲尖峰抑制装置，包括吸收电路，所述吸收电路包括第一吸收单元和第二吸收单元，该第一吸收单元、该第二吸收单元分别并联在风电变频器的相互串联的第一IBGT管和第二IBGT管的发射极之间；
所述第一IBGT管11的栅极、第二IBGT管12的发射极分别连接于一直流母线；
所述第一吸收单元包括相互串联的第一电容和第一电感，该第一电容的第一端与所述第一IBGT管的栅极连接，该第一电容的第二端与该第一电感的第一端连接，该第一电感的第二端与所述第二IBGT管的发射极连接；
所述第二吸收单元包括相互串联的第二电容和第二电感，该第二电感的第一端与所述第一IBGT管的栅极连接，该第二电感的第二端与该第二电容的第一端连接，该第二电容的第二端与所述第二IBGT管的发射极连接。
实施时，在所述第一电容的第二端与所述第一IBGT管的发射极之间串联有一第一二极管，该第一二极管的正极与该第一电容的第二端连接，该第一二极管的负极与该第一IGBT管的发射极连接；
在第二电容的第一端与所述第二IBGT管的栅极之间串联有一第二二极管，该第二二极管的正极与该第二IBGT管的栅极连接，该第二二极管的负极与该第二电容的第一端连接。
实施时，风电变频器的输出回路通过吸收电感分别与双馈感应发电机的三相绕组连接，该风电变频器PWM脉冲尖峰抑制装置还包括一机侧吸收电路，该机侧吸收电路包括三个机侧吸收电容，该机侧吸收电容并联于每两该吸收电感的前端之间。
与现有技术相比，本实用新型所述的风电变频器PWM脉冲尖峰抑制装置，通过综合匹配吸收电路和机侧吸收电路，抑制了大功率风电变频器的PWM脉冲尖峰，提高了IGBT管的寿命，保护了电机绝缘寿命。
附图说明
图1是本实用新型所述的风电变频器PWM脉冲尖峰抑制装置的吸收电路的电路图；
图2是本实用新型所述的风电变频器PWM脉冲尖峰抑制装置的机侧吸收电路的电路图。
具体实施方式
因为分布电感的作用，风电变频器的IGBT在关断的瞬间会在直流母线产生尖峰，因此，本实用新型设计一种风电变频器PWM脉冲尖峰抑制装置，其包括新颖的吸收回路，减小因IGBT管关断产生的母线尖峰。
另外，较大的du/dt也会造成风力发电机的绝缘击穿和过热，所以在风电变频器的机侧也要添加合适的吸收电路以抑制du/dt。
针对现有风电变频器吸收电路仅采用简单的吸收电容并联技术，我们设计吸收电路，吸收电路尽量靠近IGBT元件，如图1所示。
针对现有风电变频器的输出回路通过输出电抗直接输出，du/dt较大，设计脉冲抑制电路——高频吸收电容，将有助于减小du/dt，如图2所示。
如图1所示，本实用新型所述的风电变频器PWM脉冲尖峰抑制装置包括吸收电路，所述吸收电路包括第一吸收单元和第二吸收单元，该第一吸收单元、该第二吸收单元分别并联在第一IBGT管11的栅极和第二IBGT管12的发射极之间；所述第一IBGT管11的发射极和所述第二IBGT管12的栅极连接；
所述第一IBGT管11的栅极、第二IBGT管12的发射极分别连接于一直流母线；
所述第一吸收单元包括相互串联的第一电容13和第一电感18，该第一电容13的第一端与所述第一IBGT管11的栅极连接，该第一电容13的第二端与该第一电感18的第一端连接，该第一电感18的第二端与所述第二IBGT管12的发射极连接；
所述第二吸收单元包括相互串联的第二电容14和第二电感17，该第二电感17的第一端与所述第一IBGT管11的栅极连接，该第二电感17的第二端与该第二电容14的第一端连接，该第二电容14的第二端与所述第二IBGT管12的发射极连接。
优选的，如图1所示，在所述第一电容13的第二端与所述第一IBGT管11的发射极之间串联有一第一二极管15，该第一二极管15的正极与该第一电容13的第二端连接，该第一二极管15的负极与该第一IGBT管11的发射极连接；
在第二电容14的第一端与所述第二IBGT管12的栅极之间串联有一第二二极管16，该第二二极管16的正极与该第二IBGT管12的栅极连接，该第二二极管16的负极与该第二电容14的第一端连接。
在现有技术中，风电变频器的输出回路通过输出电感直接输出，即风电变频器的输出回路通过吸收电感分别与双馈感应发电机(DFIG)的三相绕组连接，du/dt较大，对发电机的寿命影响大，针对这一缺点，如图3所示，本实用新型所述的风电变频器PWM脉冲尖峰抑制装置还包括一机侧吸收电路，该机侧吸收电路包括三个机侧吸收电容，该机侧吸收电容并联于每两该吸收电感的前端之间。
本实用新型通过综合匹配吸收电路和机侧吸收电路，抑制了大功率风电变频器的PWM脉冲尖峰，提高了IGBT管的寿命，保护了电机绝缘寿命。
以上说明对实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。

Claims (3)

1.一种风电变频器PWM脉冲尖峰抑制装置，其特征在于，包括吸收电路，所述吸收电路包括第一吸收单元和第二吸收单元，该第一吸收单元、该第二吸收单元分别并联在风电变频器的相互串联的第一IBGT管和第二IBGT管的发射极之间；
所述第一IBGT管（11）的栅极、第二IBGT管（12）的发射极分别连接于一直流母线；
所述第一吸收单元包括相互串联的第一电容和第一电感，该第一电容的第一端与所述第一IBGT管的栅极连接，该第一电容的第二端与该第一电感的第一端连接，该第一电感的第二端与所述第二IBGT管的发射极连接；
所述第二吸收单元包括相互串联的第二电容和第二电感，该第二电感的第一端与所述第一IBGT管的栅极连接，该第二电感的第二端与该第二电容的第一端连接，该第二电容的第二端与所述第二IBGT管的发射极连接。
2.如权利要求1所述的风电变频器PWM脉冲尖峰抑制装置，其特征在于，在所述第一电容的第二端与所述第一IBGT管的发射极之间串联有一第一二极管，该第一二极管的正极与该第一电容的第二端连接，该第一二极管的负极与该第一IGBT管的发射极连接；
在第二电容的第一端与所述第二IBGT管的栅极之间串联有一第二二极管，该第二二极管的正极与该第二IBGT管的栅极连接，该第二二极管的负极与该第二电容的第一端连接。
3.如权利要求1所述的风电变频器PWM脉冲尖峰抑制装置，其特征在于，风电变频器的输出回路通过吸收电感分别与双馈感应发电机的三相绕组连接，该风电变频器PWM脉冲尖峰抑制装置还包括一机侧吸收电路，该机侧吸收电路包括三个机侧吸收电容，该机侧吸收电容并联于每两该吸收电感的前端之间。 
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104158363A (zh) * 2014-08-12 2014-11-19 南车株洲电力机车研究所有限公司 双馈感应发电机模型

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