CN202218168U - 交流驱动器 - Google Patents

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CN202218168U CN2011204019812U CN201120401981U CN202218168U CN 202218168 U CN202218168 U CN 202218168U CN 2011204019812 U CN2011204019812 U CN 2011204019812U CN 201120401981 U CN201120401981 U CN 201120401981U CN 202218168 U CN202218168 U CN 202218168U
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傅建民
尤林森
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Abstract

本实用新型揭示了一种交流驱动器，用于风电交流变桨系统，包括主回路，所述主回路包括整流电路，滤波电路和逆变电路，所述主回路上并联一切换电路，所述切换电路包括二极管和后备电源，所述二极管的负端连接所述主回路的母线的正端，所述二极管的正端连接后备电源的正端，所述后备电源的负端和所述主回路的母线的负端相连接。本实用新型结构简单，可靠性高，成本低，维护方便，性能优良，应用功能增强，性能提高，更加满足在风电交流变桨系统中的应用要求。

Description

交流驱动器
技术领域
本实用新型属于风力发电领域，尤其涉及一种用于风电交流变桨系统的交流驱动器。
背景技术
随着不可再生能源在世界范围内面临枯竭的窘境，为满足工业化生产和人类生活所需，人们对太阳能、风力、水力这些可再生能源的关注和利用已日渐提升。其中，风力发电是一种已经发展相对成熟的新能源开发技术，有着广泛的普及和应用。
变桨控制系统是风力发电机组的核心部件之一，其主要作用是通过改变风力发电机组桨叶角度来调节风力发电机输出功率的大小，保证风力发电机输出在额定功率以内。变桨驱动器和变桨电机是变桨控制系统的执行单元，也是变桨系统最核心的部件之一。目前，我国风力发电组的变桨系统多采用直流驱动器和直流电机，其普遍存在的问题是直流电机的功率密度小，成本高、维护麻烦，换相电刷是磨损件需要定期更换等。尤其在风电行业普降成本，提高性价比的今天，其缺点更加突出。
交流电机结构简单、可靠耐用、成本低、维护方便，正好克服了直流电机的上述缺点。交流驱动器和交流电机在风电变桨控制系统中的应用已越来越广泛。但是，应用于交流变桨控制系统的通用交流驱动器在功能和性能上难以满足交流变桨驱动器的一些特殊要求，而且目前市场也很难找到一款风电变桨专用的交流驱动器。比如，在风电变桨系统中，为了保证电网瞬时断电时变桨系统仍然能够可靠工作，并且在电网断电后变桨系统能够收拢桨叶，变桨系统都有自己的后备电源，这就要求电网电压供电和后备电源供电能够无缝切换。
又如，如图1所示，后备电源充电电路包括整流电路，滤波电路和开关电路，其中：整流电路的输入端与交流电源的输出端连接，整流电路的输出端与滤波电路的输入端相连，滤波电路的输出端与开关电路的输入端相连，开关电路的输出端与后备电源相连，开关电路的输出端并联有一电源转换电路和一采样保护电路，开关电路的输入端串联有一三极管；电源转换电路的输入端与开关电路连接，电源转换电路的输出端通过三极管与一控制单元连接；采样保护电路的输入端与开关电路连接，采样保护电路的输出端与控制单元相连接。但是此技术方案需要增加额外的充电电路，虽然可以达到充电及充电保护等目的，但增加了生产成本。
另外，交流驱动器控制板的工作电源一般都由开关电源产生，开关电源输入端直接从驱动器的母线取电，母线是由交流驱动器输入的电网电源整流而来。风电电网的质量不高导致了交流驱动器主控板的工作电源的EMC风险较大。
实用新型内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是提出一种用于风电交流变桨系统的交流驱动器。
本实用新型的目的将通过以下技术方案得以实现：
一种交流驱动器，用于风电交流变桨系统，包括主回路，所述主回路包括整流电路，滤波电路和逆变电路，其中：所述整流电路的输入端与交流电网相连传输交流电压，所述整流电路的输出端与滤波电路的输入端相连传输直流电压，所述滤波电路的输出端与逆变电路的输入端相连传输直流电压，所述逆变电路的输出端与驱动电机相连传输交流电压，所述主回路上所述滤波电路和所述逆变电路之间并联一切换电路，所述切换电路包括二极管和后备电源，所述二极管的负端连接所述主回路的母线的正端，所述二极管的正端连接后备电源的正端，所述后备电源的负端和所述主回路的母线的负端相连接，所述主回路还包括一用于所述后备电源充电的充电电路，所述充电电路包括开关电路，所述开关电路的输入端与交流驱动器的母线连接，所述开关电路的输出端与后备电源相连；所述开关电路的输出端并联有一电源转换电路和一采样保护电路，所述开关电路的输入端串联有一三极管；所述电源转换电路的输入端与开关电路连接，所述电源转换电路的输出端通过所述三极管与所述交流驱动器的I/O端口连接；所述采样保护电路的输入端与开关电路连接，所述采样保护电路的输出端与所述交流驱动器的A/D端口连接。
优选的，上述的交流驱动器，其中：所述整流电路为三相二极管不控整流桥电路；所述滤波电路为无源滤波电路；所述逆变电路为三相逆变电桥电路。
优选的，上述的交流驱动器，其中：所述后备电源为蓄电池组或者超级电容组。
优选的，上述的交流驱动器，其中：所述交流驱动器包括主控板工作电源，一开关电源的输入端与交流驱动器的母线连接，所述开关电源的输出端与一级电源隔离模块的输入端连接，所述一级电源隔离模块的输出端与交流驱动器主控板相连。
优选的，上述的交流驱动器，其中：还包括一外部直流电源，所述外部直流电源的输入端与一UPS电源连接，所述外部直流电源的输出端通过一个二极管并联到所述开关电源的输出端。
本实用新型提供了一种用于风电交流变桨系统的交流驱动器，通过对通用型交流驱动器的功能进行增加和优化，实现了电网电压供电和后备电源供电的无缝切换，保证了电网瞬时断电时变桨系统仍然能够可靠工作。本实用新型充分利用了交流驱动器的已有资源，在交流驱动器内部加入了充电电路，使交流驱动器具有了给后备电源充电的附加功能，风电交流变桨系统就不需要再单独配置充电器和控制芯片，降低了生产成本。本实用新型交流驱动器主控板的工作电源通过一级电源隔离模块的隔离和外部直流电源供电的冗余设计，提高了交流驱动器在风电交流变桨系统中使用的可靠性。本实用新型结构简单，可靠性高，成本低，维护方便，性能优良，应用功能增强，性能提高，更加满足在风电交流变桨系统中的应用要求。
以下便结合实施例附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详述，以使本实用新型技术方案更易于理解、掌握。
附图说明
图1是现有技术充电电路的电路示意图；
图2是本实用新型实施例1的主回路的电路示意图；
图3是本实用新型实施例1的充电电路的电路示意图；
图4是本实用新型实施例1的抗干扰和冗余设计的电路示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例的一种交流驱动器，用于风电交流变桨系统，如图2所示，包括主回路，主回路包括整流电路，滤波电路和逆变电路，整流电路为三相二极管不控整流桥电路；滤波电路为无源滤波电路；逆变电路为三相逆变电桥电路。整流电路的输入端与交流电网相连传输交流电压，整流电路的输出端与滤波电路的输入端相连传输直流电压，滤波电路的输出端与逆变电路的输入端相连传输直流电压，逆变电路的输出端与驱动电机相连传输交流电压，主回路上并联切换电路，切换电路并联于滤波电路和逆变电路之间。切换电路包括钳位二极管和后备电源，后备电源为蓄电池组或者超级电容组。钳位二极管的负端连接主回路的母线的正端，钳位二极管的正端连接后备电源的正端，后备电源的负端和主回路的母线的负端相连接。
用于后备电源充电的充电电路，如图3所示，充电电路包括开关电路，开关电路的输入端与交流驱动器的母线连接，开关电路的输出端与后备电源相连；开关电路的输出端并联有电源转换电路和采样保护电路，开关电路的输入端串联有三极管；电源转换电路的输入端与开关电路连接，电源转换电路的输出端通过三极管与交流驱动器的I/O端口连接；采样保护电路的输入端与开关电路连接，采样保护电路的输出端与交流驱动器的A/D端口连接。
交流驱动器包括主控板工作电源，如图4所示，开关电源的输入端与交流驱动器的母线连接，开关电源的输出端与一级电源隔离模块的输入端连接，一级电源隔离模块的输出端与交流驱动器主控板相连。外部直流电源，外部直流电源的输入端与UPS电源连接，外部直流电源的输出端通过一个钳位二极管并联到开关电源的输出端。
本实施例提供了一种用于风电交流变桨系统的交流驱动器，通过对通用型交流驱动器的功能进行增加和优化，实现了电网电压供电和后备电源供电的无缝切换，保证了电网瞬时断电时变桨系统仍然能够可靠工作。本实用新型充分利用了交流驱动器的已有资源，在交流驱动器内部加入了充电电路，使交流驱动器具有了给后备电源充电的附加功能，风电交流变桨系统就不需要再单独配置充电器和控制芯片，降低了生产成本。本实用新型交流驱动器主控板的工作电源通过一级电源隔离模块的隔离和外部直流电源供电的冗余设计，提高了交流驱动器在风电交流变桨系统中使用的可靠性。本实用新型结构简单，可靠性高，成本低，维护方便，性能优良，应用功能增强，性能提高，更加满足在风电交流变桨系统中的应用要求。
本实用新型尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种交流驱动器，用于风电交流变桨系统，
包括主回路，所述主回路包括整流电路，滤波电路和逆变电路，其中：所述整流电路的输入端与交流电网相连传输交流电压，所述整流电路的输出端与滤波电路的输入端相连传输直流电压，所述滤波电路的输出端与逆变电路的输入端相连传输直流电压，所述逆变电路的输出端与驱动电机相连传输交流电压，
其特征在于：所述主回路上所述滤波电路和所述逆变电路之间并联一切换电路，所述切换电路包括二极管和后备电源，所述二极管的负端连接所述主回路的母线的正端，所述二极管的正端连接后备电源的正端，所述后备电源的负端和所述主回路的母线的负端相连接；
所述主回路还包括一用于所述后备电源充电的充电电路，所述充电电路包括开关电路，所述开关电路的输入端与交流驱动器的母线连接，所述开关电路的输出端与后备电源相连；所述开关电路的输出端并联有一电源转换电路和一采样保护电路，所述开关电路的输入端串联有一三极管；所述电源转换电路的输入端与开关电路连接，所述电源转换电路的输出端通过所述三极管与所述交流驱动器的I/O端口连接；所述采样保护电路的输入端与开关电路连接，所述采样保护电路的输出端与所述交流驱动器的A/D端口连接。
2.根据权利要求1所述的交流驱动器，其特征在于：所述整流电路为三相二极管不控整流桥电路；所述滤波电路为无源滤波电路；所述逆变电路为三相逆变电桥电路。
3.根据权利要求1所述的交流驱动器，其特征在于：所述后备电源为蓄电池组或者超级电容组。
4.根据权利要求1所述的交流驱动器，其特征在于：所述交流驱动器包括主控板工作电源，一开关电源的输入端与交流驱动器的母线连接，所述开关电源的输出端与一级电源隔离模块的输入端连接，所述一级电源隔离模块的输出端与交流驱动器主控板相连。
5.根据权利要求4所述的交流驱动器，其特征在于：还包括一外部直流电源，所述外部直流电源的输入端与一UPS电源连接，所述外部直流电源的输出端通过一个二极管并联到所述开关电源的输出端。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103066685A (zh) * 2011-10-20 2013-04-24 苏州能健电气有限公司 交流驱动器
CN104377968A (zh) * 2013-08-12 2015-02-25 苏州能健电气有限公司 风电驱动电路
CN109474061A (zh) * 2018-12-21 2019-03-15 中国航发控制系统研究所 低压降电源供电电路

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