[实用新型]电力系统

说明书

技术领域

本实用新型总地来说涉及电力转换器和逆变器的领域。更具体地，本实用新型涉及用于防止或预防因过热引起的电机驱动电路的故障的技术。特别地，本实用新型涉及一种具有电网侧无功功率控制的风电转换器系统 

背景技术

功率逆变器和转换器典型地使用功率模块创建所期望的输出电流波形，其用于为诸如电机和其他机器的各种设备供电。输出电流波形的频率和幅度可以诸如通过改变例如电机的速度或转矩来影响设备的操作。一些功率模块通过脉冲宽度调制创建所期望的输出电流波形，其中转换器或逆变器中的诸如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的功率半导体开关以特定的顺序迅速地接通和断开，以便于创建近似正弦的输出电流波形。此外，高IGBT切换速度往往产生较平滑的、较理想的正弦波形，这在一些应用中是所期望的。例如，在加热、通风和空调系统中，较平滑的正弦波形将减少系统噪声和振动。 

然而，较高的IGBT切换速度往往增加IGBT的结温，这可能导致较大的机械应力和随时间增加的IGBT的故障率。已经尝试通过限制最大绝对IGBT结温来减少IGBT故障。然而，这些技术未考虑往往在启动条件或低速条件下出现的增加的应力，其中IGBT往往在低输出频率处经历高电流。例如，风系统的转子侧的电力转换器可能典型地在转换器的大部分寿命中操作于低速条件(例如，-10Hz至10Hz)下。这种低速条件可能对转换器的电气故障有贡献。 

因此，有利的是提供一种在启动条件和低速、高电流条件下特别有效的减少IGBT热应力的系统和方法。具体地，有利的是提供一种控制电网侧转换器中的无功功率以提高风电系统中的转换器的寿命的方法。 

实用新型内容

本实用新型总地来说涉及操作转子侧转换器并且控制电网侧转换器的无功功率以预防风电转换器系统中的转换器故障。实施例包括通过在生成满足电网所需的无功功率的总无功功率的同时使转子侧转换器电流最小来预防转换器故障的系统和方法。 

本实用新型的目的在于解决如上文所述的问题。 

根据本实用新型的一个方面，提供了一种电力系统，其包括：发电机；转子侧转换器，耦合到发电机的转子部分；电网侧转换器，耦合到电网和发电机的定子部分；以及处理器，耦合到电网侧转换器，其中处理器被配置为计算电网侧转换器的电网侧无功功率，并且在电网侧转换器的最大功率点跟踪(MPPT)操作之下或以下，当电网侧无功功率在最大电网侧无功功率以上时，改变电网侧无功功率。 

根据一个替选实施例，发电机是双馈感应发电机(DFIG)。 

根据另一替选实施例，处理器被配置为计算转子侧转换器和电网侧转换器的总无功功率。 

根据另一替选实施例，处理器被配置为将总无功功率与电网命令无功功率比较，以及当总无功功率小于电网命令无功功率时改变提供给转子侧转换器的电流。 

根据另一替选实施例，处理器被配置为以最小电流操作转子侧转换器，其中最小电流是为了满足耦合到电力系统的电网命令的无功功率而提供给转子侧转换器的最小幅值的电流。 

根据另一替选实施例，最小电流包括转矩电流但是不包括通量电流。 

根据另一替选实施例，最小电流可基于电力系统的转子捕获的风速而变化。 

根据另一替选实施例，处理器被配置为迭代地重新计算电网侧无功功率并且当电网侧无功功率在最大电网侧无功功率以上时改变电网侧无功功率。 

根据如上文所述本实用新型的方面，这里公开的电力系统能够在启动条件和低速、高电流条件下特别有效地减少IGBT热应力。具体地，该电力系统能够控制电网侧转换器中的无功功率以提高风电系统中的转换器的寿命。 

附图说明

当参照附图阅读下面的详细描述时，将更好地理解本实用新型的这些和其他特征、方面和优点，在附图通篇中相同的附图标记表示相同的部件，其中： 

图1是根据本技术的实施例的具有可以包括可调速逆变器的风电转换器系统的形式的可变频率驱动器的示例性应用的框图； 

图2图示了根据本技术的实施例的图1的示例性应用中的逆变器的示意图； 

图3是表示根据本技术的实施例的关于不同的切换频率的转换器的平均故障时间和转换器的操作频率之间的关系的图线；以及 

图4是概述根据本技术的实施例的用于控制电网侧转换器的无功功率的处理的流程图。 

具体实施方式