[实用新型]一种双向四象限变频器

说明书

技术领域

本实用新型属于小功率风力发电技术领域，尤其涉及一种双向四象限变频器。

背景技术

目前，风力发电机组的发电机控制实验中，一般在大功率原型机上进行，由于机组系统复杂，变桨系统、偏航解缆系统、液压制动系统、变频系统、数据采集与通信系统等环节较多且相互影响，给独立研究主要系统的控制问题带来极大不便，且由于机组对安全性要求较高，功率容量较大，实验成本也较高，因此，给实验工作带来很大困难。

在传统的电机调速控制实验中，广泛使用二象限通用变频器实现对普通异步电机的控制。而对于双馈异步发电机的控制需要采用双向四象限变频器，目前国内还没有用于小功率双馈发电机控制实验的双向四象限变频器。

传统二象限通用变频器原理如附图1所示，主要包括不可控二极管整流电路和逆变电路。

现有的一种方案如图2所示，是将一个绝缘栅双极型晶体管IGBT的逆变电路同二极管整流电路并联，并同时连接到电网，其直流输出端都连接另一个绝缘栅双极型晶体管IGBT逆变电路的直流输入端。这种连接方式实现简单，不需要多余的外部器件，能够保证改造后变频器的简单运行。但是此连接方式会在绝缘栅双极型晶体管IGBT回路之间产生很大的环流，如图2中虚线所示。环流会使得变频器主回路中的电磁元器件的噪声增大，进而引起绝缘栅双极型晶体管IGBT等器件发热，使得变频器的持续工作能力和过载能力下降，使用寿命缩短。

另一种方案如图3所示，将2只二象限变频器的不可控整流电路空置或拆除，并将2只二象限变频器逆变电路的直流端相连，其中IGBT-A逆变电路的交流端接电网，IGBT-B逆变电路的交流端接双馈发电机。此种改造方法可以实现双向四象限变频器功能，但是也存在以下问题：由于通用变频器内部的辅助电源输入电路多是同不可控整流电路集成在一起，单纯的将不可控整流部分空置，会造成部分辅助电源电路无法正常工作，进而导致变频器内部的直流母线电压电流检测电路、绝缘栅双极型晶体管IGBT温度检测电路无法工作，使变频器报直流母线欠压等故障而无法启动。在很多情况下，此方案还会造成散热风扇不转，指示灯不亮等状况，给实际应用造成了不便。

目前有些设备集成商针对某些通用变频器，提出了跳接变频器内部检测电路等方法避免此方案所产生的应用问题。但是对已经投产或是非同一设备生产商提供的变频器，往往无法进行变频器内部电路的跳接，此类方法有很大的局限性。同时未经设备生产商而进行的电路改动，会给变频器的维护和维修带来困难。

发明内容

针对上述背景技术中提到的现有电机调速控制实验中变频器的诸多不足，本实用新型提出了一种双向四象限变频器。

本实用新型的技术方案是，一种双向四象限变频器，一端与双馈发电机连接，另一端通过变压器和防雷器电网连接，其特征是该变频器包括开关电源、驱动保护电路、程序升级接口电路、编码器接口电路、DSP控制器、第一驱动电路、第二驱动电路、信号采集电路、交流输入电抗器、第一断路器、电网侧变频器、快速过流熔断器、过流保护电路、电机侧变频器和交流输出电抗器；

所述DSP控制器分别与第一驱动电路、第二驱动电路、信号采集电路、程序升级接口电路、编码器接口电路和驱动保护电路连接；开关电源为驱动保护电路、程序升级接口电路、编码器接口电路、DSP控制器、第一驱动电路、第二驱动电路和信号采集电路供电；交流输入电抗器和第一断路器连接；第一断路器和电网侧变频器连接；电网侧变频器和快速过流熔断器连接；快速过流熔断器和过流保护电路连接；过流保护电路和电机侧变频器连接；电机侧变频器和交流输出电抗器；第一驱动电路和电网侧变频器连接；第二驱动电路和电机侧变频器连接。

所述第一驱动电路或第二驱动电路由PC923智能驱动集成电路和PC929智能驱动集成电路组成。

本实用新型采用一个DSP控制器同时完成对电网侧变频器与电机侧变频器的控制，可以有效避免在负载功率及电网电压突变等情况下，两个控制器因无法同时协调控制而引起的直流母线电压波动，使得经控制后的直流母线电压更稳定，解决了双控制器难以协调的问题，简化了系统结构，降低了实验成本，提高了系统灵活性，并可通过自主编程，为双馈风力发电机组控制策略研究提供了方便。