一種基于Boost斬波型功率變換器的永磁直驅式風力發電系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種風力發電系統，具體是一種基于B 00 s t斬波型功率變換器的永磁直驅式風力發電系統。
【背景技術】
[0002]近年來，由于煤炭、石油等化石能源的逐漸衰竭，使得能源危機在世界范圍內進一步加深，由此也引發了諸多國際性的問題。同時化石能源在生產中產生的污染氣體等，對人類賴以生存的生態環境造成了嚴重的影響。
[0003]在此背景下，實現經濟和社會的可持續發展迫切需要尋找比化石能源更綠色更環保的能源形式，以風能、太陽能為代表的新能源正是這種新的能源形式。風能是目前可再生能源中技術相對成熟，并具規模化開發利用前景的一種清潔能源。風力發電作為除水電之外技術最為成熟的可再生能源發電，越來越受到青睞；再加上國家政策和經濟發展需要的驅使，風力發電取得了重大的發展，成為了新能源和發電的領頭羊。
[0004]傳統的變速恒頻風力發電系統主要由風力機、齒輪箱和發電機三部分組成。在系統工作過程中，齒輪箱不僅會產生嚴重的噪聲污染、增加系統故障和需定期維護等，而且還大大降低了風能轉換率。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種基于Boost斬波型功率變換器的永磁直驅式風力發電系統，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0006]為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案:
[0007]一種基于Boost斬波型功率變換器的永磁直驅式風力發電系統，包括風力機、PMSG、全功率變流器和控制系統；所述風力機通過PMSG與全功率變流器連接，控制系統通過節距角控制單元和偏航控制單元與風力機連接；控制系統與PSMG連接；控制系統通過變流器控制單元與全功率變流器連接；控制系統通過并網控制單元與并網電路連接。
[0008]作為本實用新型進一步的方案:所述全功率變流器采用交一一直一一交交換形式，包含整流模塊、升壓斬波模塊和逆變模塊，即由電機側變換器、直流側環節和網側變換器組成；其中升壓斬波模塊為Boost斬波形功率變換器。
[0009]作為本實用新型再進一步的方案:所述Boost斬波型功率變換器，由二極管不控整流單元、Boost斬波電路和網側PWM變換器組成。
[0010]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:本實用新型采用低速永磁同步發電機無需勵磁，效率高，可靠性高；省去了齒輪箱，降低了噪音污染，減少了維護工作，從而使成本降低；采用了 Boost斬波型功率變換器，使發電機輸出電流正弦化，降低了發電機的溫升，提供了發電機的壽命，減少了諧波，大大地提高了風力發電系統的高效性和穩定性。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的結構框圖。
[0012]圖2為本實用新型中全功率變流器的結構示意圖。
[0013]圖3為本實用新型中Boost斬波電路圖。
【具體實施方式】
[0014]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0015]請參閱圖1?3，本實用新型實施例中，一種基于Boost斬波型功率變換器的永磁直驅式風力發電系統，包括風力機、PMSG、全功率變流器和控制系統；所述風力機通過PMSG與全功率變流器連接，控制系統通過節距角控制單元和偏航控制單元與風力機連接；控制系統與PMSG連接；控制系統通過變流器控制單元與全功率變流器連接；控制系統通過并網控制單元與并網電路連接。
[0016]進一步的，本實用新型所述全功率變流器采用交一一直一一交交換形式，包含整流模塊、升壓斬波模塊和逆變模塊，即由電機側變換器、直流側環節和網側變換器組成；其中升壓斬波模塊為Boost斬波形功率變換器。對全功率變流器的控制分為機側變換器的控制和網側變換器的控制。機側變換器主要完成整流，網側變換器主要完成逆變。因此整流模塊是與PMSG直接連接，用于對上述電能進行整流。
[0017]進一步的，本實用新型中所述Boost斬波型功率變換器，由二極管不控整流單元、Boost斬波電路和網側PWM變換器組成，對整流后的電能進行升壓；與所述Boost斬波型功率變換器電相連的逆變部分，用于將升壓后的電能提供至電網或負載。Boost斬波電路之所以能使輸出電壓高于電源電壓，關鍵有兩個原因:一是電感L儲能后具有使電壓泵升的作用，二是電容C可將輸出電壓保持住。
[0018]本實用新型的工作原理是:
[0019]在使用時，風以一定的風速和角度作用在風力機的葉輪上，風力機由于受到旋轉力矩而轉動，由于風力機和發電機同軸相連，進而帶動PMSG轉子轉動，發電機發出變壓變頻的交流電。在整個過程中，首先由風力機將風能轉化成機械能，然后由發電機將機械能轉化成電能。由于風速不斷變化，發電機輸出的端電壓幅值、頻率也時刻變化，不符合并網要求。因此發電機發出的電只有經過全功率變流器進行整流逆變，使其轉化為幅值、頻率、相位與電網一致的交流電后，通過變壓器接入電網。系統的直流環節的電容用來維持直流母線電壓的恒定。發電機為低速永磁同步發電機。
[0020]對于本領域技術人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本實用新型內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
[0021]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
【主權項】
1.一種基于Boost斬波型功率變換器的永磁直驅式風力發電系統，其特征在于:包括風力機、PMSG、全功率變流器和控制系統；所述風力機通過PMSG與全功率變流器連接，控制系統通過節距角控制單元和偏航控制單元與風力機連接；控制系統與PSMG連接；控制系統通過變流器控制單元與全功率變流器連接；控制系統通過并網控制單元與并網電路連接。
2.根據權利要求1所述的一種基于Boost斬波型功率變換器的永磁直驅式風力發電系統，其特征在于:所述全功率變流器采用交一一直一一交交換形式，包含整流模塊、升壓斬波模塊和逆變模塊，即由電機側變換器、直流側環節和網側變換器組成；其中升壓斬波模塊為Boost斬波形功率變換器。
3.根據權利要求2所述的一種基于Boost斬波型功率變換器的永磁直驅式風力發電系統，其特征在于:所述Boost斬波型功率變換器，由二極管不控整流單元、Boost斬波電路和網側PWM變換器組成。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于Boost斬波型功率變換器的永磁直驅式風力發電系統，包括風力機、PMSG、全功率變流器和控制系統；所述風力機通過PMSG與全功率變流器連接，控制系統通過節距角控制單元和偏航控制單元與風力機連接；控制系統與PSMG連接；控制系統通過變流器控制單元與全功率變流器連接；控制系統通過并網控制單元與并網電路連接。本實用新型采用低速永磁同步發電機無需勵磁，效率高，可靠性高；省去了齒輪箱，噪音低，減少了維護工作，從而使成本降低；采用了Boost斬波型功率變換器，使發電機輸出電流正弦化，降低了發電機的溫升，提供了發電機的壽命，減少了諧波，大大地提高了風力發電系統的高效性和穩定性。
【IPC分類】H02J3-38
【公開號】CN204441902
【申請號】CN201520013740
【發明人】周雪松, 郭慧敏, 于東波, 李小雙, 孫云鵬
【申請人】天津清能科技有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年1月9日