專利名稱：發(fā)電機(jī)制動(dòng)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī)制動(dòng)設(shè)備，更具體地講，涉及一種能夠在功率變換器失去對(duì)發(fā)電機(jī)電磁扭矩的控制能力后有效地進(jìn)行制動(dòng)的發(fā)電機(jī)制動(dòng)設(shè)備。
背景技術(shù)：
變速變槳直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通過風(fēng)輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過發(fā)電機(jī)(例如，永磁發(fā)電機(jī))將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為原始電能，通過功率變換器將原始電能轉(zhuǎn)化為符合電網(wǎng)輸配電品質(zhì)要求的電能。功率變換器包括發(fā)電機(jī)變換器和電網(wǎng)變換器。此外，發(fā)電機(jī)變換器在完成電能轉(zhuǎn)化的同時(shí)，還可以控制發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，來平衡風(fēng)輪的機(jī)械轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變速控制。當(dāng)直驅(qū)風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)組發(fā)生一般性故障停車時(shí)，通過變槳系統(tǒng)控制執(zhí)行變槳距操作，迅速降低風(fēng)輪的機(jī)械轉(zhuǎn)矩；發(fā)電機(jī)變換器持續(xù)控制發(fā)電機(jī)電磁扭矩，平衡風(fēng)輪機(jī)械轉(zhuǎn)矩，使風(fēng)輪轉(zhuǎn)速既快又平穩(wěn)地降低，完成安全停機(jī)。但是，當(dāng)直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于外因或內(nèi)因?qū)е缕涫?duì)發(fā)電機(jī)電磁扭矩的控制能力時(shí)，發(fā)電機(jī)電磁扭矩會(huì)迅速丟失。雖然通過變槳系統(tǒng)控制執(zhí)行變槳距操作停車，迅速降低風(fēng)輪的機(jī)械轉(zhuǎn)矩，但相對(duì)于一般性故障停車，失去發(fā)電機(jī)電磁扭矩控制能力后缺少發(fā)電機(jī)電磁扭矩的平衡，可能造成如下影響一方面，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速存在短時(shí)超限的情況；另一方面，葉片、輪轂、傳動(dòng)軸以及塔架都將承受非常大的力和彎曲力矩。由于直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組因其省去了增速齒輪箱，僅有低速轉(zhuǎn)動(dòng)軸，扭矩非常大，通常設(shè)計(jì)的抱閘剎車裝置僅在維護(hù)停車時(shí)使用，在機(jī)組運(yùn)行或停車過程中不能使用。通常，直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整體和局部設(shè)計(jì)均需要考慮此類特殊故障停車過程中產(chǎn)生的極限力和力矩，部件設(shè)計(jì)強(qiáng)壯，然而其成本過高。在保障機(jī)組安全穩(wěn)定的同時(shí)，設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性更高的直驅(qū)機(jī)組，需要新型的發(fā)電機(jī)制動(dòng)方法和制動(dòng)系統(tǒng)，既可以產(chǎn)生全部或部分制動(dòng)電磁力矩，又可以保證系統(tǒng)在瞬間接入時(shí)具有較小的沖擊和平滑的電磁力矩過渡。第200710084201. 4號(hào)中國(guó)發(fā)明專利公開了一種風(fēng)輪機(jī)泄放負(fù)載系統(tǒng)及方法，其中，使用至少一個(gè)泄放電阻耦合至發(fā)電機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換器，當(dāng)用電電網(wǎng)損失功率時(shí)，泄放電阻施加一電氣負(fù)載給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換器。然而，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換器由于外因或內(nèi)因?qū)е缕涫?duì)發(fā)電機(jī)電磁扭矩的控制能力時(shí)，該專利并不能進(jìn)行監(jiān)控。此時(shí)，功率變換器失去對(duì)發(fā)電機(jī)電磁扭矩的正?？刂颇芰?，其效果相當(dāng)于電網(wǎng)損失功率，但更加嚴(yán)格(因?yàn)榧词闺娋W(wǎng)沒有損失功率，功率變換器也可能因?yàn)槟承┰蚴?duì)發(fā)電機(jī)電磁扭矩的正?？刂颇芰?，并且此現(xiàn)象應(yīng)該是典型風(fēng)輪機(jī)設(shè)計(jì)所需要考慮的。這里，內(nèi)因可以包括功率變換器內(nèi)部冷卻系統(tǒng)故障或換流模塊損壞故障等，外因可以包括電網(wǎng)損失或電網(wǎng)品質(zhì)過差等。此外，在該專利中，直接用電阻負(fù)載，發(fā)電機(jī)繞組電壓、電流等品質(zhì)較差，帶給發(fā)電機(jī)的沖擊過大，發(fā)電機(jī)實(shí)際電磁扭矩存在較大尖峰抖動(dòng)。第200710108216. X號(hào)中國(guó)發(fā)明專利公開了一種用于發(fā)電機(jī)的冗余電制動(dòng)器及保護(hù)系統(tǒng)。然而，該專利直接用剩余電阻負(fù)載，發(fā)電機(jī)繞組電壓、電流等品質(zhì)較差，帶給發(fā)電機(jī)的沖擊過大，發(fā)電機(jī)實(shí)際電磁扭矩存在較大尖峰抖動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一方面在于提供一種能夠解決風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)組功率變換器失去對(duì)發(fā)電機(jī)電磁扭矩控制能力后的制動(dòng)問題的發(fā)電機(jī)制動(dòng)設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，提供一種發(fā)電機(jī)制動(dòng)設(shè)備，包括控制器和制動(dòng)系統(tǒng)，其中，控制器監(jiān)測(cè)用于將發(fā)電機(jī)輸出的原始電能轉(zhuǎn)化為符合電網(wǎng)輸配電品質(zhì)要求的電能的功率變換器的工作狀態(tài)，其特征在于當(dāng)功率變換器正常工作時(shí)，控制器控制制動(dòng)系統(tǒng)切斷制動(dòng)電阻；當(dāng)功率變換器出現(xiàn)異常時(shí)，控制器控制制動(dòng)系統(tǒng)投入制動(dòng)電阻，并斷開功率變換器與發(fā)電機(jī)之間的連接。此外，所述制動(dòng)系統(tǒng)可包括發(fā)電機(jī)接觸器、制動(dòng)器接觸器、第一電力濾波器、第二電力濾波器和制動(dòng)電阻，其中，發(fā)電機(jī)接觸器的一端連接到發(fā)電機(jī)，另一端連接到第一電力濾波器，第一電力濾波器的輸出端連接到功率變換器，制動(dòng)器接觸器的一端連接到發(fā)電機(jī)，另一端連接到第二電力濾波器，第二電力濾波器的輸出端連接到制動(dòng)電阻。此外，所述制動(dòng)系統(tǒng)可包括發(fā)電機(jī)接觸器、制動(dòng)器接觸器、第一電力濾波器、第二電力濾波器、制動(dòng)器變換器和制動(dòng)電阻，其中，發(fā)電機(jī)接觸器的一端連接到發(fā)電機(jī)，另一端連接到第一電力濾波器，第一電力濾波器的輸出端連接到功率變換器，制動(dòng)器接觸器的一端連接到發(fā)電機(jī)，另一端連接到第二電力濾波器，第二電力濾波器的輸出端連接到制動(dòng)變換器的一端，制動(dòng)變換器的另一端連接到制動(dòng)電阻。此外，所述第一電力濾波器可以是無(wú)源濾波器，其中，無(wú)源濾波器包括三個(gè)電感器和三個(gè)電容器,每個(gè)電感器接收發(fā)電機(jī)的三相輸出電壓中的一相電壓，三個(gè)電容器分別連接在三個(gè)電感器與地之間，三個(gè)電感器與三個(gè)電容器之間的節(jié)點(diǎn)作為第一電力濾波器的輸出端，三個(gè)電感器的另一端作為電力濾波器的輸入端。此外，所述第一電力濾波器可以是du/dt濾波器，其中，du/dt濾波器包括三個(gè)電感器，每個(gè)電感器的一端接收發(fā)電機(jī)的三相輸出電壓中的一相電壓，另一端作為du/dt濾波器的輸出端。此外，所述第二電力濾波器可以是無(wú)源濾波器，其中，無(wú)源濾波器包括三個(gè)電感器和三個(gè)電容器,每個(gè)電感器接收發(fā)電機(jī)的三相輸出電壓中的一相電壓，三個(gè)電容器分別連接在三個(gè)電感器與地之間，三個(gè)電感器與三個(gè)電容器之間的節(jié)點(diǎn)作為第二電力濾波器的輸出端，三個(gè)電感器的另一端作為第二電力濾波器的輸入端。此外，所述第二電力濾波器可以是du/dt濾波器，其中，du/dt濾波器包括三個(gè)電感器，每個(gè)電感器的一端接收發(fā)電機(jī)的三相輸出電壓中的一相電壓，另一端作為du/dt濾波器的輸出端。此外，所述制動(dòng)器變換器由電力電子器件組成橋路，控制制動(dòng)電阻投切占空比，其中，電力電子器件可以是不可控電力電子器件(如二極管)、半控型電力電子器件(如晶閘管)或全控型電力電子器件(如IGBT等)。此外，當(dāng)功率變換器正常工作時(shí)，控制器可控制制動(dòng)器接觸器斷開，發(fā)電機(jī)接觸器閉合。此外，當(dāng)功率變換器出現(xiàn)異常時(shí)，控制器可控制制動(dòng)器接觸器閉合，發(fā)電機(jī)接觸器斷開。
此外，功率變換器包括發(fā)電機(jī)變換器和電網(wǎng)變換器。此外，當(dāng)存在以下情況時(shí)，可確定功率變換器出現(xiàn)異常發(fā)電機(jī)變換器無(wú)法直接控制發(fā)電機(jī)的電磁扭矩；電網(wǎng)變換器無(wú)法控制將直流母線電能變換到電網(wǎng)要求品質(zhì)的交流電能；功率變換器變換的功率瞬時(shí)值接近或超過設(shè)定閾值；發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)加速度超過設(shè)定閾值。


通過下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行的描述，本發(fā)明的這些和/或其他方面和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚和更易于理解，其中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括發(fā)電機(jī)制動(dòng)設(shè)備的風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的不意圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的包括發(fā)電機(jī)制動(dòng)設(shè)備的風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，其示例表示在附圖中，其中，相同的標(biāo)號(hào)始終表示相同部件。下面通過參照附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行描述以解釋本發(fā)明。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括發(fā)電機(jī)制動(dòng)設(shè)備的風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的示意圖。參照?qǐng)D1，風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)可包括葉輪1、永磁發(fā)電機(jī)2、制動(dòng)系統(tǒng)4、功率變換器8、控制器11、變壓器12和電網(wǎng)13。如上所述，葉輪I可將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，永磁發(fā)電機(jī)2可將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為原始電能，功率變換器8可將原始電能轉(zhuǎn)化為符合電網(wǎng)輸配電品質(zhì)要求的電能，變壓器12對(duì)符合電網(wǎng)輸配電品質(zhì)要求的電能進(jìn)行變壓，以接入電網(wǎng)13。功率變換器8可包括發(fā)電機(jī)變換器9和電網(wǎng)變換器IO，發(fā)電機(jī)變換器9可對(duì)發(fā)電機(jī)輸出電壓、電流進(jìn)行控制，將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的功率通過直流環(huán)節(jié)送往電網(wǎng)變換器，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)電磁扭矩的控制，電網(wǎng)變換器10可對(duì)功率變換器8電網(wǎng)側(cè)(即，變壓器低壓側(cè)輸入端)電壓、電流進(jìn)行控制，將直流環(huán)節(jié)功率送至電網(wǎng)，并平衡直流環(huán)節(jié)兩側(cè)的電壓，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的控制。控制器11可以由PLC、單片機(jī)、DSP等器件實(shí)現(xiàn)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功率變換器8的工作狀態(tài)。當(dāng)功率變換器8正常工作時(shí)，控制器11控制制動(dòng)系統(tǒng)4切斷制動(dòng)電阻，并將永磁發(fā)電機(jī)2連接到功率變換器8。然而，當(dāng)功率變換器8出現(xiàn)異常(例如，功率變換器8失去對(duì)發(fā)電機(jī)電磁扭矩的正?？刂颇芰?時(shí)，控制器11控制制動(dòng)系統(tǒng)投入制動(dòng)電阻，并斷開功率變換器8與永磁發(fā)電機(jī)2之間的連接。其后，在葉輪轉(zhuǎn)速有效降低之后，控制器11可控制制動(dòng)系統(tǒng)4斷開制動(dòng)電阻接觸器5。如圖1所示，控制器11與制動(dòng)系統(tǒng)4分開設(shè)置。然而，本發(fā)明不限于此，控制器11可作為制動(dòng)系統(tǒng)4的一部分包含在制動(dòng)系統(tǒng)4中。如圖1所示，制動(dòng)系統(tǒng)4包括發(fā)電機(jī)接觸器7、制動(dòng)器接觸器5、第一電力濾波器3-1、第二電力濾波器3-2、和制動(dòng)電阻6。發(fā)電機(jī)接觸器7的一端連接到永磁發(fā)電機(jī)2，另一端連接到第一電力濾波器3-1，第一電力濾波器3-1的輸出端連接到功率變換器8，制動(dòng)器接觸器5的一端連接到永磁發(fā)電機(jī)2，另一端連接到第二電力濾波器3-2，第二電力濾波器3-2的輸出端連接到制動(dòng)電阻6。具體地講，第一電力濾波器3-1可以是無(wú)源濾波器(未示出)，其包括三個(gè)電感器和三個(gè)電容器。這三個(gè)電感器和三個(gè)電容器形成三條并聯(lián)的支路，每條支路包括串聯(lián)連接的一個(gè)電感器和一個(gè)電容器。每條支路通過電感器接收永磁發(fā)電機(jī)2的三相輸出電壓中的一相電壓，通過電感器和電容器之間的節(jié)點(diǎn)連接到功率變換器8。制動(dòng)器接觸器5的一端連接到永磁發(fā)電機(jī)2，接收永磁發(fā)電機(jī)2的三相輸出電壓，另一端連接到第二電力濾波器3-2。此外，第一電力濾波器3-1也可以是du/dt濾波器，它包括三個(gè)電感器，每個(gè)電感器的一端接收永磁發(fā)電機(jī)2的三相輸出電壓中的一相電壓，另一端作為du/dt濾波器的輸出端。第二電力濾波器3-2與第一電力濾波器3-1的工作原理相同。每個(gè)電感器通過制動(dòng)器接觸器5接收永磁發(fā)電機(jī)2的三相輸出電壓中的一相電壓，電感器和電容器之間的節(jié)點(diǎn)連接到制動(dòng)電阻。發(fā)電機(jī)接觸器7包括對(duì)應(yīng)于發(fā)電機(jī)三相輸出電壓的三個(gè)接觸器。發(fā)電機(jī)接觸器7的一端連接到永磁發(fā)電機(jī)2，另一端連接到第一電力濾波器3-1 (即，第一電力濾波器3-1的電感器的不與電容器連接的一端)，電力濾波器3-1的輸出端連接到功率變換器8。制動(dòng)器接觸器5也包括對(duì)應(yīng)于發(fā)電機(jī)三相輸出電壓的三個(gè)接觸器。制動(dòng)器接觸器5的一端連接到第二電力濾波器3-2(即，第二電力濾波器3-2的電感器的不與電容器連接的一端)，另一端連接到永磁發(fā)電機(jī)2。第二電力濾波器3-2作為發(fā)電機(jī)與制動(dòng)電阻連接的平滑濾波處理系統(tǒng)，可以避免制動(dòng)電阻瞬間與發(fā)電機(jī)投切產(chǎn)生過大沖擊。這里，制動(dòng)電阻6可以是對(duì)應(yīng)于三相輸出電壓的三套制動(dòng)電阻，每套制動(dòng)電阻可以是適合于全功率能耗的一組電阻箱，也可以是多組串聯(lián)或并聯(lián)的電阻箱。此外，制動(dòng)電阻6也可以是使用多組接觸器連接的多組電阻箱，從而控制器11可根據(jù)需求確定能耗電阻投切容量的多少。可選擇地，可使用飛輪儲(chǔ)能設(shè)備、電池儲(chǔ)能設(shè)備、抽水蓄能設(shè)備等替代制動(dòng)電阻6。當(dāng)功率變換器8失去對(duì)永磁發(fā)電機(jī)2電磁扭矩的正?？刂颇芰r(shí)，控制器11控制制動(dòng)系統(tǒng)4立即將制動(dòng)電阻6投切連接發(fā)電機(jī)以消耗電能，使得發(fā)電機(jī)在一定時(shí)間內(nèi)(一般為幾秒鐘)仍保有一部分電磁扭矩，避免突然丟失發(fā)電機(jī)電磁扭矩導(dǎo)致產(chǎn)生過大的力和彎曲力矩。制動(dòng)電阻是一種常用于功率變換器控制電機(jī)快速停車機(jī)械系統(tǒng)中的電阻器，幫助電機(jī)將其因快速停車所產(chǎn)生的再生電能轉(zhuǎn)化為熱能。但是如果直接將制動(dòng)電阻投切與發(fā)電機(jī)出線端連接，發(fā)電機(jī)繞組電壓、電流等品質(zhì)較差，帶給發(fā)電機(jī)的沖擊過大，會(huì)使得發(fā)電機(jī)實(shí)際電磁扭矩存在較大尖峰抖動(dòng)。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)功率變換器8正常工作時(shí)，控制器11控制制動(dòng)器接觸器5斷開，發(fā)電機(jī)接觸器7閉合，從而不投入制動(dòng)電阻，而當(dāng)功率變換器8出現(xiàn)異常時(shí)，控制器11控制制動(dòng)器接觸器5閉合，發(fā)電機(jī)接觸器7斷開，從而投入制動(dòng)電阻。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)存在以下情況時(shí)，確定功率變換器出現(xiàn)異常(即，功率變換器失去對(duì)發(fā)電機(jī)電磁扭矩的正常控制能力)(I)當(dāng)功率變換器內(nèi)部直接或間接的原因?qū)е掳l(fā)電機(jī)變換器不能直接控制發(fā)電機(jī)的電磁扭矩，例如，電機(jī)側(cè)電壓超限、電流超限、冷卻系統(tǒng)故障或換流模塊損壞故障等；(2)當(dāng)功率變換器內(nèi)部直接或間接的原因?qū)е码娋W(wǎng)變換器不能控制將直流母線電能變換到電網(wǎng)要求品質(zhì)的交流電能，例如，電網(wǎng)損失、電網(wǎng)電能品質(zhì)過差、冷卻系統(tǒng)故障或換流t吳塊損壞故障等；(3)當(dāng)功率變換器變換的功率瞬時(shí)值接近或超過設(shè)定閾值時(shí)；(4)當(dāng)由發(fā)電機(jī)變換器獲得的發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)加速度超過設(shè)定閾值時(shí)。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的包括發(fā)電機(jī)制動(dòng)設(shè)備的風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的示意圖。參照?qǐng)D2，風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)可包括葉輪1、永磁發(fā)電機(jī)2、制動(dòng)系統(tǒng)4、功率變換器8、控制器11、變壓器12和電網(wǎng)13。除了制動(dòng)系統(tǒng)4之外，圖2中的各個(gè)部分與圖1中的各個(gè)部分相同，這里不再重復(fù)描述。如圖2所示，制動(dòng)系統(tǒng)4包括發(fā)電機(jī)接觸器7、制動(dòng)器接觸器5、第一電力濾波器3-1、第二電力濾波器3-2、制動(dòng)器變換器14和制動(dòng)電阻6。發(fā)電機(jī)接觸器7的一端連接到永磁發(fā)電機(jī)2，另一端連接到第一電力濾波器3-1，第一電力濾波器3-1的輸出端連接到功率變換器8，制動(dòng)器接觸器5的一端連接到永磁發(fā)電機(jī)2，另一端連接到第二電力濾波器3-2，制動(dòng)器變換器14一端連接到第二電力濾波器3-2的輸出端，另一端連接到制動(dòng)電阻6。第一電力濾波器3-1可以是無(wú)源濾波器，它包括三個(gè)電感器和三個(gè)電容器。這三個(gè)電感器和三個(gè)電容器形成三條并聯(lián)的支路，每條支路包括串聯(lián)連接的一個(gè)電感器和一個(gè)電容器。每條支路通過電感器接收永磁發(fā)電機(jī)2的三相輸出電壓中的一相電壓，通過電感器和電容器之間的節(jié)點(diǎn)連接到功率變換器8。此外，第一電力濾波器3-1也可以是du/dt濾波器，它包括三個(gè)電感器，每個(gè)電感器的一端接收發(fā)電機(jī)的三相輸出電壓中的一相電壓，另一端作為du/dt濾波器的輸出端。第二電力濾波器3-2與第一電力濾波器3-1原理相同，每個(gè)電感器通過制動(dòng)器接觸器5接收永磁發(fā)電機(jī)2的三相輸出電壓中的一相電壓，電感器和電容器之間的節(jié)點(diǎn)連接到制動(dòng)器變換器14。制動(dòng)器變換器14包括電力電子器件構(gòu)成的橋路，控制制動(dòng)電阻投切的占空比。這里，電力電子器件可以是不可控電力電子器件(如二極管)、半控型電力電子器件(如晶閘管)或全控型電力電子器件(如IGBT等)。如上所述，當(dāng)功率變換器8正常工作時(shí)，控制器11控制制動(dòng)器接觸器5斷開，發(fā)電機(jī)接觸器7閉合，從而不投入制動(dòng)電阻，而當(dāng)功率變換器8出現(xiàn)異常時(shí)，控制器11控制制動(dòng)器接觸器5閉合，發(fā)電機(jī)接觸器7斷開，通過制動(dòng)器控制器14控制制動(dòng)電阻的投入。通過利用根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機(jī)制動(dòng)設(shè)備，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵部件(例如，葉片、輪轂、傳動(dòng)軸、塔架以及基礎(chǔ)等)所受應(yīng)力和彎曲力矩均會(huì)相對(duì)減小。此外，在接入制動(dòng)電阻后，機(jī)艙加速度可以相對(duì)減小，并且可以抑制葉輪轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加，甚至降低葉輪轉(zhuǎn)速。雖然已經(jīng)顯示和描述了一些實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下，可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行修改，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)電機(jī)制動(dòng)設(shè)備，包括控制器和制動(dòng)系統(tǒng)，其中，控制器監(jiān)測(cè)用于將發(fā)電機(jī)輸出的原始電能轉(zhuǎn)化為符合電網(wǎng)輸配電品質(zhì)要求的電能的功率變換器的工作狀態(tài)，其特征在于:當(dāng)功率變換器正常工作時(shí)，控制器控制制動(dòng)系統(tǒng)切斷制動(dòng)電阻；當(dāng)功率變換器出現(xiàn)異常時(shí)，控制器控制制動(dòng)系統(tǒng)投入制動(dòng)電阻，并斷開功率變換器與發(fā)電機(jī)之間的連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)制動(dòng)設(shè)備，其特征在于，所述制動(dòng)系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)接觸器、制動(dòng)器接觸器、第一電力濾波器、第二電力濾波器和制動(dòng)電阻，其中，發(fā)電機(jī)接觸器的一端連接到發(fā)電機(jī)，另一端連接到第一電力濾波器，第一電力濾波器的輸出端連接到功率變換器，制動(dòng)器接觸器的一端連接到發(fā)電機(jī)，另一端連接到第二電力濾波器，第二電力濾波器的輸出端連接到制動(dòng)電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)制動(dòng)設(shè)備，其特征在于，所述制動(dòng)系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)接觸器、制動(dòng)器接觸器、第一電力濾波器、第二電力濾波器、制動(dòng)器變換器和制動(dòng)電阻，其中，發(fā)電機(jī)接觸器的一端連接到發(fā)電機(jī)，另一端連接到第一電力濾波器，第一電力濾波器的輸出端連接到功率變換器，制動(dòng)器接觸器的一端連接到發(fā)電機(jī)，另一端連接到第二電力濾波器，第二電力濾波器的輸出端連接到制動(dòng)變換器的一端，制動(dòng)變換器的另一端連接到制動(dòng)電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的發(fā)電機(jī)制動(dòng)設(shè)備，其特征在于，所述第一電力濾波器是無(wú)源濾波器，所述無(wú)源濾波器包括三個(gè)電感器和三個(gè)電容器，每個(gè)電感器接收發(fā)電機(jī)的三相輸出電壓中的一相電壓，三個(gè)電容器分別連接在三個(gè)電感器與地之間，三個(gè)電感器與三個(gè)電容器之間的節(jié)點(diǎn)作為第一電力濾波器的輸出端，三個(gè)電感器的另一端作為第一電力濾波器的輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的發(fā)電機(jī)制動(dòng)設(shè)備，其特征在于，所述第一電力濾波器是du/dt濾波器，所述du/dt濾波器包括三個(gè)電感器，每個(gè)電感器的一端接收發(fā)電機(jī)的三相輸出電壓中的一相電壓，另一端作為du/dt濾波器的輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的發(fā)電機(jī)制動(dòng)設(shè)備，其特征在于，所述第二電力濾波器是無(wú)源濾波器，所述無(wú)源濾 波器包括三個(gè)電感器和三個(gè)電容器，每個(gè)電感器接收發(fā)電機(jī)的三相輸出電壓中的一相電壓，三個(gè)電容器分別連接在三個(gè)電感器與地之間，三個(gè)電感器與三個(gè)電容器之間的節(jié)點(diǎn)作為第二電力濾波器的輸出端，三個(gè)電感器的另一端作為第二電力濾波器的輸入端。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的發(fā)電機(jī)制動(dòng)設(shè)備，其特征在于，所述第二電力濾波器是du/dt濾波器，所述du/dt濾波器包括三個(gè)電感器，每個(gè)電感器的一端接收發(fā)電機(jī)的三相輸出電壓中的一相電壓，另一端作為du/dt濾波器的輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)電機(jī)制動(dòng)設(shè)備，其特征在于，所述制動(dòng)器變換器由電力電子器件組成橋路，控制制動(dòng)電阻投切占空比，其中，電力電子器件是不可控電力電子器件、半控型電力電子器件或全控型電力電子器件。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的發(fā)電機(jī)制動(dòng)設(shè)備，其特征在于，當(dāng)功率變換器正常工作時(shí)，控制器控制制動(dòng)器接觸器斷開，發(fā)電機(jī)接觸器閉合。
10.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的發(fā)電機(jī)制動(dòng)設(shè)備，其特征在于，當(dāng)功率變換器出現(xiàn)異常時(shí)，控制器控制制動(dòng)器接觸器閉合，發(fā)電機(jī)接觸器斷開。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)制動(dòng)設(shè)備，其特征在于，功率變換器包括發(fā)電機(jī)變換器和電網(wǎng)變換器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)電機(jī)制動(dòng)設(shè)備，其特征在于，當(dāng)存在以下情況時(shí)，確定功率變換器出現(xiàn)異常:發(fā)電機(jī)變換器無(wú)法直接控制發(fā)電機(jī)的電磁扭矩；電網(wǎng)變換器無(wú)法控制將直流母線電能變換到電網(wǎng)要求品質(zhì)的交流電能；功率變換器變換的功率瞬時(shí)值接近或超過設(shè)定閾值；由發(fā)電機(jī)變 換器獲得的發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)加速度超過設(shè)定閾值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)電機(jī)制動(dòng)設(shè)備，包括控制器和制動(dòng)系統(tǒng)，其中，控制器監(jiān)測(cè)用于將發(fā)電機(jī)輸出的原始電能轉(zhuǎn)化為符合電網(wǎng)輸配電品質(zhì)要求的電能的功率變換器的工作狀態(tài)，其特征在于當(dāng)功率變換器正常工作時(shí)，控制器控制制動(dòng)系統(tǒng)切斷制動(dòng)電阻；當(dāng)功率變換器出現(xiàn)異常時(shí)，控制器控制制動(dòng)系統(tǒng)投入制動(dòng)電阻，并斷開功率變換器與發(fā)電機(jī)之間的連接。
文檔編號(hào)H02P3/00GK103078565SQ201210572888
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者李健, 王相明, 趙祥, 夏靜 申請(qǐng)人:北京金風(fēng)科創(chuàng)風(fēng)電設(shè)備有限公司