專利名稱：次級(jí)勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種的交流勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換裝置和利用此裝置的發(fā)電裝置；該的交流勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換裝置抑制由電力系統(tǒng)的擾亂在次級(jí)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的上發(fā)生的過電流流進(jìn)電路轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
發(fā)電裝置上所利用的次級(jí)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)(線圈形感應(yīng)發(fā)電機(jī))，通過在功率轉(zhuǎn)換器上將旋轉(zhuǎn)子線圈在轉(zhuǎn)差頻率下勵(lì)磁，能在固定子側(cè)上將與系統(tǒng)頻率相同頻率的交流電壓輸出，有著使旋轉(zhuǎn)數(shù)可變的同時(shí)能將功率轉(zhuǎn)換器的容量與發(fā)電機(jī)的容量相比變小的優(yōu)點(diǎn)。
如果由電力系統(tǒng)的接地事故等而發(fā)生電壓降低，次級(jí)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)以向事故點(diǎn)供給電流而進(jìn)行動(dòng)作。這時(shí)，在次級(jí)側(cè)線圈上感應(yīng)過大的電流，因?yàn)樵谂c次級(jí)側(cè)連接的勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換器上流有過大的電流，以經(jīng)受住此過大電流將功率轉(zhuǎn)換器的元件容量變大到與發(fā)電機(jī)規(guī)格同等程度或其以上；或利用將斷路的交流電抗器進(jìn)行設(shè)置等的方法。另外，在專利文獻(xiàn)1中揭示了根據(jù)瞬間流入電能將接通(ON)狀態(tài)下的功率轉(zhuǎn)換裝置并列數(shù)進(jìn)行變更的示例。
專利文獻(xiàn)1特開平11-18486號(hào)公報(bào)((0004)段落的記載)在交流電抗器上將進(jìn)行短路的情況下，因?yàn)楣β兽D(zhuǎn)換器一旦停止，所以為了再起動(dòng)而再次供給電流需要花費(fèi)時(shí)間。此外，將功率轉(zhuǎn)換器的容量變大，則系統(tǒng)的費(fèi)用上升，有損利用次級(jí)勵(lì)磁型發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)的特征。再有，因?yàn)樵诮涣麟娍蛊魃蠈⑦M(jìn)行短路的情況下功率轉(zhuǎn)換器一旦停止而去除過大電流、用于斷開短路電路而再起動(dòng)，在再次供給電力上需要花費(fèi)時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種次級(jí)勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換裝置，該次級(jí)勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換裝置能兼容將次級(jí)勵(lì)磁形發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換器從由系統(tǒng)事故或系統(tǒng)擾亂而產(chǎn)生的過電流中進(jìn)行保護(hù)和功率轉(zhuǎn)換器的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
本發(fā)明，為了在系統(tǒng)擾亂時(shí)以使在次級(jí)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的上產(chǎn)生的過電流不流到功率轉(zhuǎn)換器，在和功率轉(zhuǎn)換器并聯(lián)下通過電抗器設(shè)置整流裝置；將從流入的過電流在整流裝置上進(jìn)行分流，將向功率轉(zhuǎn)換器流入的量變小。
本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換裝置，為了在系統(tǒng)擾亂時(shí)以使在次級(jí)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的上產(chǎn)生的過電流不流到功率轉(zhuǎn)換器，能將功率轉(zhuǎn)換器的電流容量變小。
在本發(fā)明中，為了將次級(jí)勵(lì)磁形發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換器從由系統(tǒng)事故而產(chǎn)生的過電流中進(jìn)行保護(hù)，并進(jìn)而實(shí)現(xiàn)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，降低了過電流處理裝置的整流裝置的阻抗。以下，邊參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。


圖1是實(shí)施例1的發(fā)電裝置的電路構(gòu)成的說明圖。
圖2是實(shí)施例1的發(fā)電裝置的控制裝置的控制框圖。
圖中101-風(fēng)車，102-編碼器，201-積分器，Gen-次級(jí)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，CTT1、CTT2-電磁接觸器，INV、CNV-功率轉(zhuǎn)換器，REC-整流裝置，LOD-能量消耗機(jī)構(gòu)，BR-斷路器，CTR1-控制裝置。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1圖1，是表示本實(shí)施例的裝置構(gòu)成的單線結(jié)線圖。在此，雖然在風(fēng)力發(fā)電裝置的情況下進(jìn)行說明，但也適用于利用風(fēng)車101以外的動(dòng)力源的情況。
首先，對(duì)輸出發(fā)電機(jī)輸出功率的電配線及裝置進(jìn)行說明。風(fēng)力用的發(fā)電機(jī)Gen，是次級(jí)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)(線圈形感應(yīng)發(fā)電機(jī))，此發(fā)電機(jī)Gen的固定子側(cè)(初級(jí)側(cè))的三相交流輸出，與通過外部信號(hào)可開閉的電磁接觸器CTT1的次級(jí)側(cè)相連接。此外在電磁接觸器CTT1的初級(jí)側(cè)，連接于電磁接觸器CTT2的初級(jí)側(cè)及斷路器BR的次級(jí)側(cè)。斷路器BR的初級(jí)側(cè)連接于未圖示的電力系統(tǒng)上。
斷路器BR，例如，具備在電流過大時(shí)將斷路器斷開而遮斷電流的功能；如果斷路器BR被投入使用，則在風(fēng)力發(fā)電裝置的控制裝置CTRL上供給電源。即使在系統(tǒng)事故時(shí)也為了向控制裝置CTRL上供給電力而使用無停電電源裝置等的電池裝置。
此外，電磁接觸器CTT2的次級(jí)側(cè)，通過三角形(delta)結(jié)線的電容器Cn及電抗器Ln與連接用的功率轉(zhuǎn)換器CNV的交流輸出端連接。另一方面，連接(聯(lián)系)用的功率轉(zhuǎn)換器CNV的直流輸出端，通過直流的平滑電容器Cd與勵(lì)磁用的功率轉(zhuǎn)換器INV的直流輸出端子連接。
連接用的功率轉(zhuǎn)換器CNV及勵(lì)磁用的功率轉(zhuǎn)換器INV，其構(gòu)成是利用例如半導(dǎo)體的電力開關(guān)元件(半導(dǎo)體閘流器、GTO、IGBT、功率MOSFET)；各自具備將交流轉(zhuǎn)換為直流或?qū)⒅绷鬓D(zhuǎn)換為交流的功能。
勵(lì)磁用的功率轉(zhuǎn)換器INV的交流輸出端子，通過電抗器Lr及電容器Cr與發(fā)電機(jī)Gen的次級(jí)側(cè)線圈端子連接。
另外，與所述勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)地、通過電抗器Lx將整流裝置REC與發(fā)電機(jī)Gen的次級(jí)側(cè)線圈端子連接。該整流裝置REC將其直流部分與所述功率轉(zhuǎn)換器INV的直流部分、例如在平滑電容器Cd上連接；而且，也與具有功率半導(dǎo)體開關(guān)和電阻的能量消耗機(jī)構(gòu)LOD連接。在以下的說明中雖然對(duì)整流裝置REC具備了二極管整流器的情況進(jìn)行敘述，但也不限于二極管整流器，也可利用半導(dǎo)體的電力開關(guān)元件(半導(dǎo)體閘流器、GTO、IGBT、功率MOSFET)。再有，本實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)Gen的旋轉(zhuǎn)子，通過直接或齒輪等與風(fēng)車101連接；雖然伴著風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，但也與以揚(yáng)水發(fā)電等的水車或、氣體發(fā)電機(jī)等的內(nèi)燃機(jī)、調(diào)速輪等的動(dòng)力下旋轉(zhuǎn)的情況是一樣的。
其次，對(duì)用于控制發(fā)電機(jī)輸出功率的配線及裝置進(jìn)行說明。斷路器BR的初級(jí)側(cè)的三相電壓及三相電流，通過各自的電壓傳感器PTs、電流傳感器CTs將其值轉(zhuǎn)換為低電壓的信號(hào)Vs、Is，使所述低電壓的信號(hào)輸入于控制裝置CTRL。
再有，電磁接觸器CTT1的次級(jí)側(cè)、即電磁接觸器CTT1和發(fā)電機(jī)固定子之間的電壓，輸入于通過電壓傳感器PTg將其值轉(zhuǎn)換為低電壓的信號(hào)Vg的控制裝置CTRL。再有，電磁接觸器CTT2的次級(jí)側(cè)、即電磁接觸器CTT2和功率轉(zhuǎn)換器CNV之間的三相電流，通過電壓傳感器CTn將其值轉(zhuǎn)換為低電壓的信號(hào)In；所述低電壓的信號(hào)輸入于控制裝置CTRL。
再有，將發(fā)電機(jī)Gen的旋轉(zhuǎn)數(shù)及位置、通過位置檢測器(例如編碼器102)檢測出；將位相信號(hào)PLr(脈沖列)輸入于控制裝置CTRL。
再有，與所述功率轉(zhuǎn)換器CNV、INV的直流部連接的平滑電容器Cd的電壓，通過未圖示的電壓傳感器，轉(zhuǎn)換為低電壓的信號(hào)Edc；將該信號(hào)Edc輸入于控制裝置CTRL。
以下，利用圖2對(duì)控制裝置CTRL的功能進(jìn)行說明?？刂蒲b置CTRL，將電磁接觸器CTT1、CTT2或功率轉(zhuǎn)換器INV、CNV、能量消耗機(jī)構(gòu)LOD在信號(hào)Sg1、Sg2、Pulse_inv、Pulse_cnv、Pulse_LOD下進(jìn)行控制。
連接用的功率轉(zhuǎn)換器CNV，在風(fēng)力發(fā)電裝置運(yùn)行中、且發(fā)電機(jī)Gen通過電磁接觸器CTT1與電力系統(tǒng)連接的前后，實(shí)施將平滑電容器Cd的直流電壓Edc恒定地控制的直流電壓控制及系統(tǒng)無效零功率(功率因數(shù))控制。由此，如果勵(lì)磁用的功率轉(zhuǎn)換器INV使用直流電力的結(jié)果是直流電壓降低，則連接用的功率轉(zhuǎn)換器CNV從電力系統(tǒng)取出電力而以使直流電壓充電于平滑電容器Cd并恒定地保持而進(jìn)行動(dòng)作；相反地勵(lì)磁用的功率轉(zhuǎn)換器INV將平滑電容器Cd充電而平滑電容器Cd兩端的直流電壓上升的情況下，連接用的功率轉(zhuǎn)換器CNV將直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力而放電，以使直流電壓恒定地保持而進(jìn)行動(dòng)作。
首先，對(duì)功率轉(zhuǎn)換器CNV的控制進(jìn)行詳細(xì)地說明。所述交流電壓檢測值Vs，輸入于三相二相轉(zhuǎn)換器32trs。此外，所述三相二相轉(zhuǎn)換器32trs的輸出Vα和Vβ輸入于位相檢測器THDET。所述位相檢測器THDET，將追隨于系統(tǒng)的電壓的位相信號(hào)THs、例如用位相同步循環(huán)(PLLphaselocked loop)方式進(jìn)行運(yùn)算，將所述位相信號(hào)THs輸出于三相二相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器32dqtrs及所述二相三相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器dq23trs。所述直流電壓指令值Eref和所述直流電壓檢測值Edc，輸入于例如由比例積分控制器構(gòu)成的直流電壓調(diào)整器DCAVR。直流電壓調(diào)整器DCAVR，以使輸入的指令值和檢測值的偏差為零，調(diào)整輸出的d軸電流指令值(有效分電流指令值)Idnstr，輸出于電流調(diào)整器1-ACR。
三相二相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器32dqtrs從輸入的電流In利用(數(shù)1)式所示的轉(zhuǎn)換式，運(yùn)算d軸電流檢測值Idn(有效分電流)和q軸電流檢測值Iqn(無效分電流)，將d軸電流檢測值Idn輸出于電流調(diào)整器1-ACR、將q軸電流檢測值Iqn輸出于電流調(diào)整器2-ACR。
數(shù)1IdnIqn=cos(THs)sin(THs)-sin(THs)cos(THs)Iu·cos(0)+Iv·cos(2π/3)+Iw·cos(4π/3)Iu·sin(0)+Iv·sin(2π/3)+Iw·sin(4π/3)]]>所述電流調(diào)整器1-ACR，以使所述d軸電流指令值Idnstr和所述d軸電流檢測值Idn的偏差為零而對(duì)輸出的d軸電壓指令值Vdn0進(jìn)行調(diào)整，輸出于加法器301。同樣地，所述電流調(diào)整器2-ACR，以使所述q軸電流指令值(功率因數(shù)1時(shí)指令值＝0)和所述q軸電流檢測值Iqn的偏差為零而對(duì)輸出的q軸電壓指令值Vqn0進(jìn)行調(diào)整，輸出于加法器302。在此，所述電流調(diào)整器1-ACR、2-ACR例如能由比例積分控制器構(gòu)成。
電壓坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器dqtrs從輸入的所述電壓Vs的α成分Vα和β成分Vβ利用(數(shù)2)式所示的轉(zhuǎn)換式，運(yùn)算d軸電壓檢測值(與系統(tǒng)電壓矢量一致的位相成分)Vds和q軸電壓檢測值(與所述d軸電壓檢測值Vds相垂直的成分)Vqs，將各自輸出于所述加法器301、302。
所述加法器301，將所述d軸電壓指令值Vdn0和所述d軸電壓檢測值Vds進(jìn)行相加而輸出于二相三相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器dq23trs。同樣地，所述加法器302，將所述q軸電壓指令值Vqn0和所述q軸電壓檢測值Vqs進(jìn)行相加而輸出于二相三相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器dq23trs。
所述二相三相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器dq23trs，輸入所述位相信號(hào)Ths和、所述各加法器的結(jié)果Vdn、Vqn，通過(數(shù)3)式及(數(shù)4)式所示的轉(zhuǎn)換式將所述轉(zhuǎn)換器的輸出電壓指令值Vun、Vvn、Vwn進(jìn)行運(yùn)算，輸出于PWM運(yùn)算器PWMn。
數(shù)2VdsVqs=cos(THs)sin(THs)-sin(THs)cos(THs)VαVβ]]>數(shù)3

VaVb=cos(THs)-sin(THs)sin(THs)cos(THs)VdnVqn]]>數(shù)4VunVvnVwn=cos(0)sin(0)cos(2π/3)sin(2π/3)cos(4π/3)sin(4π/3)VaVb]]>所述PWM運(yùn)算器PWMn，從輸入的電壓指令Vun、Vvn、Vwn通過脈沖寬度調(diào)制方式將構(gòu)成所述功率轉(zhuǎn)換器CNV的n個(gè)的功率半導(dǎo)體元件實(shí)施ON·OFF的門(gate)信號(hào)Pulse_cnv進(jìn)行運(yùn)算，輸出于所述功率轉(zhuǎn)換器CNV。
其次，對(duì)功率轉(zhuǎn)換器INV的控制進(jìn)行說明。表示發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)數(shù)及位置的位相信號(hào)PLr，輸入于旋轉(zhuǎn)位相檢測器ROTDET。旋轉(zhuǎn)位相檢測器ROTDET，計(jì)數(shù)位相信號(hào)的脈沖PLr而換算為位相信號(hào)的同時(shí)，將位相信號(hào)在一次旋轉(zhuǎn)中通過一個(gè)脈沖(例如ABZ方式的編碼中的Z相脈沖)復(fù)位為0、將不溢出從0到360度的位相信號(hào)RTH輸出于加法器303。
位相信號(hào)RTH和同步控制器SYNC的輸出位相信號(hào)LTH在加法器303上進(jìn)行加法運(yùn)算而成為位相信號(hào)TH，位相信號(hào)TH與所述位相信號(hào)THs一起輸入與勵(lì)磁位相運(yùn)算器SLDET。
所述勵(lì)磁位相運(yùn)算器SLDET，將所述位相信號(hào)TH和THs進(jìn)行減法運(yùn)算，而且實(shí)施發(fā)電機(jī)的極對(duì)數(shù)倍而輸出發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)子的電氣角頻率的位相信號(hào)THr。
功率運(yùn)算器PQCAL，輸入d軸電流Ids，其與將系統(tǒng)電流Is通過所述(數(shù)1)式所示的轉(zhuǎn)換式檢測的系統(tǒng)電壓的U相矢量是相同方向；q軸電流Iqs，其與系統(tǒng)電壓的U相矢量直通；所述d軸電壓檢測值Vds；和q軸電壓檢測值Vqs；并通過(數(shù)5)式，運(yùn)算系統(tǒng)的有效功率Ps和無效功率Qs。
數(shù)5

Ps＝3(Vds×Ids+Vqs×Iqs)Qs＝3(-Vds×Iqs+Vqs×Ids)有效功率調(diào)整器APR，輸入有效功率Ps和風(fēng)力發(fā)電裝置的輸出功率指令Pref，輸出輸出的扭矩電流指令值Iq0，以便所述功率指令值Pref和所述功率檢測值Ps的偏差為零。
再有，無效功率調(diào)整器AQR，輸入無效功率Qs和風(fēng)力發(fā)電裝置的輸出功率指令Qref，并輸出勵(lì)磁電流指令值Id0，以便所述功率指令值Qref和所述功率檢測值Qs的偏差為零。在此，所述功率調(diào)整器APR、無效功率調(diào)整器AQR例如能由比例積分器構(gòu)成。
所述功率調(diào)整器APR、無效功率調(diào)整器AQR的各輸出的電流指令值的扭矩電流指令值Iq0極勵(lì)磁電流指令值Id0輸入于轉(zhuǎn)換器SW。
轉(zhuǎn)換器SW決定是否使用所述有效功率調(diào)整器APR及無效功率調(diào)整器AQR的輸出，或，將扭矩電流指令值Iqo置零，是否在勵(lì)磁電流指令值Id0上使用電壓調(diào)整器的輸出。在此，轉(zhuǎn)換器SW在電磁接觸器CTT1投入前，即在使發(fā)電機(jī)固定子電壓同步于系統(tǒng)電壓的電壓同步運(yùn)行時(shí)，選擇將扭矩電流指令值Iq0置零，在勵(lì)磁電流指令值Id0上使用電壓調(diào)整器的輸出，而從投入電磁接觸器CTT1后使用有效功率調(diào)整器APR及無效功率調(diào)整器AQR的輸出。
在此，對(duì)電壓調(diào)整器AVR進(jìn)行說明。電壓調(diào)整器AVR，將發(fā)電機(jī)固定子電壓Vg的振幅值Vgpk作為反饋值，在系統(tǒng)電壓Vs的振幅值上輸入作為指令值的附加了濾波器的值Vsref，將發(fā)電機(jī)固定子電壓Vg的振幅值和所述指令值的偏差置為零的輸出的勵(lì)磁電流指令值Id1輸出于所述轉(zhuǎn)換器SW。在此，電壓調(diào)整器AVR例如能由比例積分控制器構(gòu)成。該電壓調(diào)整器AVR，持有使電磁接觸器CTT1在開啟狀態(tài)下動(dòng)作，為了使系統(tǒng)電壓的振幅值與發(fā)電機(jī)Gen的固定子電壓的振幅值一致，將從功率轉(zhuǎn)換器INV流入到發(fā)電機(jī)Gen的次級(jí)側(cè)的勵(lì)磁電流指令值進(jìn)行運(yùn)算的運(yùn)作。
三相二相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器32dqtrs從輸入的電流Ir及旋轉(zhuǎn)子(rotor)的位相THr利用(數(shù)6)式所示的轉(zhuǎn)換式，運(yùn)算d軸電流檢測值Idr(勵(lì)磁電流成分)和q軸電壓檢測值Iqr(扭矩電流成分)，將d軸電流檢測值Idr輸出于電流調(diào)整器4-ACR、將q軸電流檢測值Iqr輸出于電流調(diào)整器3-ACR。
數(shù)6IdrIqr=cos(THr)sin(THr)-sin(THr)cos(THr)Iu·cos(0)+Iv·cos(2π/3)+Iw·cos(4π/3)Iu·sin(0)+Iv·sin(2π/3)+Iw·sin(4π/3)]]>所述電流調(diào)整器4-ACR，以使所述d軸電流指令值Id1或Id0和所述d軸電流檢測值Idr的偏差為零而對(duì)輸出的d軸電壓指令值Vdr進(jìn)行調(diào)整。同樣地，所述電流調(diào)整器3-ACR，以使所述q軸電流指令值Iq1或Iq0和所述q軸電流檢測值Iqr的偏差為零而對(duì)輸出的q軸電壓指令值Vqr進(jìn)行調(diào)整。在此，所述電流調(diào)整器例如能由比例積分器構(gòu)成。
所述d軸電壓指令值Vdr和所述q軸電壓檢測值Vqr輸入于二相三相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器dq23trs；所述二相三相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器dq23trs，將所述位相信號(hào)THr，和從所述各輸入值、通過(數(shù)7)式及(數(shù)8)式所示的轉(zhuǎn)換式，將所述轉(zhuǎn)換器dq23trs的輸出的電壓指令值Vur、Vvr、Vwr進(jìn)行運(yùn)算，并輸出于PWM運(yùn)算器PWMr。
數(shù)7VaVb=cos(THr)-sin(THr)sin(THr)cos(THr)VdrVqr]]>數(shù)8VurVvrVwr=cos(0)sin(0)cos(2π/3)sin(2π/3)cos(4π/3)sin(4π/3)VaVb]]>所述PWM運(yùn)算器PWMr，從輸入的電壓指令Vur、Vvr、Vwr通過脈沖寬度調(diào)制方式將構(gòu)成所述功率轉(zhuǎn)換器INV的m個(gè)半導(dǎo)體元件實(shí)施接通·斷開(ON·OFF)的門信號(hào)Pulse_inv進(jìn)行運(yùn)算，輸出于所述功率轉(zhuǎn)換器INV。
同步控制器SYNC，具有兩大功能。一個(gè)是對(duì)使固定子電壓的振幅值用來吻合于系統(tǒng)電壓的振幅值的電壓指令值進(jìn)行運(yùn)算的功能；第二個(gè)是對(duì)使系統(tǒng)連接前的固定子電壓的位相用來吻合于系統(tǒng)電壓的位相的、位相修正值LTH進(jìn)行運(yùn)算的功能。
首先，對(duì)第1功能的振幅同步進(jìn)行說明。為了使電壓振幅同步，從所述Vα和Vβ的平方和運(yùn)算出系統(tǒng)電壓的振幅值Vspk，在已運(yùn)算的振幅值中由一次延遲濾波器等去除波紋(ripple)成分而用作所述電壓調(diào)整器的電壓指令值Vsref。同樣地，固定子電壓Vgpk也由α成分和β成分來求得，將其利用在所述電壓調(diào)整器的反饋值Vgpk的同時(shí)，也使用于振幅同步判定中。振幅同步判定，將所述電壓指令值Vsref和電壓振幅Vgpk進(jìn)行比較，當(dāng)差在某規(guī)定值以內(nèi)時(shí)判定為振幅已同步。
其次，對(duì)第2功能的位相同步進(jìn)行說明。位相同步功能，為了使所述系統(tǒng)電壓的位相和固定子電壓的位相一致，對(duì)其位相差進(jìn)行計(jì)算。如果將該位相差作為位相修正值LTH而輸出，則因?yàn)榘l(fā)電機(jī)固定子電壓的位相激烈地變化，所以在位相差上放入帶限幅器的積分器，將積分器的輸出作為位相修正值LTH而進(jìn)行輸出。位相修正值LTH被旋轉(zhuǎn)位相RTH進(jìn)行加減運(yùn)算而求得旋轉(zhuǎn)位相TH。
在此，所述勵(lì)磁位相THr，如所述那樣從系統(tǒng)電壓位相THs減去旋轉(zhuǎn)位相TH而求得，稱為所謂的轉(zhuǎn)差頻率。由此，如果功率轉(zhuǎn)換器INV在位相信號(hào)THr的位相下勵(lì)磁，固定子角頻率ω1，與系統(tǒng)電壓的角頻率ω0一致(ω0＝ω1)；位相也通過位相修正值LTH一致。
同步控制器SYNC，在所述電壓和位相一致時(shí)，在系統(tǒng)控制器SYS上傳送同步信號(hào)SYN。此系統(tǒng)控制器SYS，如果接受同步信號(hào)SYN，輸出使轉(zhuǎn)換器SW及電磁接觸器CTT1作用的信號(hào)Sg0、Sg1。如果位相差大致一致而輸出同步判定標(biāo)記SYN，系統(tǒng)控制器SYS在將控制轉(zhuǎn)換信號(hào)Sg0傳送到轉(zhuǎn)換器SW上的同時(shí)，對(duì)電磁接觸器CTT1輸出閉指令。
以下，對(duì)有關(guān)系統(tǒng)擾亂發(fā)生時(shí)的所述整流裝置REC進(jìn)行說明。當(dāng)系統(tǒng)電壓降低時(shí)，通過感應(yīng)電壓和系統(tǒng)電壓的電壓差ΔV使電流增加ΔI。此時(shí)，如果次級(jí)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的線數(shù)比為a，則在上ΔI/a的電流增加。該ΔI/a的電流大時(shí)，則在上流有過大的電流。
在次級(jí)側(cè)，因?yàn)楣β兽D(zhuǎn)換器和整流裝置REC通過各自的電抗器Lr、Lx而被連接，在Lr上流過的電流Ic、和在Lx上流過的電流Ix，由(數(shù)9)式和(數(shù)10)式表示，并通過電抗器Lr、lx的阻抗ZLr、Zlx的比被分流。由這時(shí)的擾亂引起的過大電流，起因于和在初級(jí)側(cè)(固定子)上流過的事故電流的直流成分相逆成分，因?yàn)樵诰€圈側(cè)成為交流電流而呈現(xiàn)出，通過電抗器Lr、Lx，能使次級(jí)側(cè)的功率轉(zhuǎn)換器和整流裝置REC的阻抗相異。在此，如果將整流裝置側(cè)的電抗器Lx的阻抗ZLx和功率轉(zhuǎn)換器側(cè)的電抗器Lr的阻抗ZLr相同或比其變小，對(duì)過電流的保護(hù)是有效的。優(yōu)選，使整流裝置REC側(cè)上分流的電流成為比從發(fā)電機(jī)Gen的輸出規(guī)格電流減去功率轉(zhuǎn)換器的輸出電流的值大，并為輸出規(guī)格電流的85％以下、更優(yōu)選，為50％以下那樣，設(shè)定整流裝置側(cè)的電抗器Lx的阻抗ZLx和功率轉(zhuǎn)換器側(cè)的電抗器Lr的阻抗ZLr的比。
數(shù)9Ic＝(Δl/a)×Zlx/(Zlr+Zlx)數(shù)10Ix＝(Δl/a)×Zlr/(Zlr+Zlx)這樣分流的電流，對(duì)直流部分的平滑電容器Cd和電容器Cx進(jìn)行充電，使直流電壓上升。因?yàn)槿绻绷麟妷荷仙?，?gòu)成整流器或功率轉(zhuǎn)換器的元件或電容器引起絕緣破壞，所以在直流電壓超過規(guī)定值、例如通常時(shí)的110％時(shí)使能量消耗機(jī)構(gòu)LOD動(dòng)作。
為了使能量消耗機(jī)構(gòu)動(dòng)作而將直流電壓控制在規(guī)定值以下，將第2直流電壓指令值Rref_0V和檢測值Edc的偏差在減法器304上檢測出。利用限幅器LIM，作為直流電壓調(diào)整器DCAVR2的輸入，其中所述限幅器LIM，在偏差為負(fù)，即直流電壓比指令值大時(shí)輸出偏差；偏差為正，即直流電壓比指令值小時(shí)將輸出置為零。
所述直流電壓調(diào)整器DCAVR2，僅在直流電壓比指令值大時(shí)需使所述能量消耗機(jī)構(gòu)LOD動(dòng)作，將用于ON/OFF的開關(guān)元件的指令值DUTY進(jìn)行運(yùn)算，通過所述指令值將用于ON/OFF開關(guān)元件的脈沖指令值Pulse_LOD輸出于所述能量消耗機(jī)構(gòu)LOD。
所述能量消耗機(jī)構(gòu)LOD，例如，將電阻R與功率半導(dǎo)體開關(guān)元件串聯(lián)地連接而構(gòu)成；開關(guān)元件在ON時(shí)，以使直流電壓的功率在電阻R上消耗而動(dòng)作。這樣，通過使能量消耗機(jī)構(gòu)LOD動(dòng)作，則使直流電壓保持在規(guī)定值以下。
再有，將整流裝置REC和能量消耗機(jī)構(gòu)LOD并聯(lián)地設(shè)置在功率轉(zhuǎn)換器側(cè)而構(gòu)成；功率轉(zhuǎn)換器的直流輸出部分，例如通過在平滑電容器上將整流裝置REC的直流部分連接的端子進(jìn)行配置；一個(gè)或多個(gè)的、能將整流裝置REC和能量消耗機(jī)構(gòu)LOD僅在必要的容量下進(jìn)行配置。
如以上，在本實(shí)施例中，改變電抗器Lx的值而在旋轉(zhuǎn)子上連接整流裝置；因?yàn)閷⒄餮b置REC的直流部分與功率轉(zhuǎn)換裝置的直流部分連接，能將在旋轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的過電流的大部分流到整流裝置側(cè)，能將在功率轉(zhuǎn)換裝置側(cè)上流進(jìn)的電流變小。由此，具有將功率轉(zhuǎn)換器的電流容量變小的效果。再有，在本實(shí)施例中，因?yàn)槟芤种乒β兽D(zhuǎn)換器的過電流，沒有必要使功率轉(zhuǎn)換器的門信號(hào)停止，能將功率轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行持續(xù)實(shí)施。
再有，在本實(shí)施例中，在整流裝置的直流側(cè)上設(shè)置能量消耗機(jī)構(gòu)LOD，因?yàn)槭蛊湓谶^電流引起的直流電壓上升時(shí)動(dòng)作，能從直流電壓的過電壓保護(hù)器具。再有，因?yàn)椴捎玫臉?gòu)成為將整流裝置并聯(lián)地設(shè)置，在系統(tǒng)事故的過電流發(fā)生時(shí)所期望的運(yùn)行繼續(xù)的系統(tǒng)，或?qū)⑦\(yùn)行后的功率輸出快速實(shí)施所期望的系統(tǒng)通過個(gè)別設(shè)置而增設(shè)來進(jìn)行對(duì)應(yīng)，對(duì)不必要的情況下不設(shè)置等的構(gòu)成能靈活對(duì)應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種次級(jí)勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換裝置，具備交流勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換器，其將對(duì)固定子側(cè)與電力系統(tǒng)進(jìn)行連接的次級(jí)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的次級(jí)線圈交流勵(lì)磁；和該交流勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換器的控制裝置；其特征在于，其中，所述交流勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換器，具備勵(lì)磁用的第1功率轉(zhuǎn)換器和連接用的第2功率轉(zhuǎn)換器，該第1功率轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)和第2功率轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)相連接；所述第1功率轉(zhuǎn)換器的交流側(cè)通過第1阻抗與所述次級(jí)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的次級(jí)線圈連接著；并具備整流裝置，其在所述第1功率轉(zhuǎn)換器和第2功率轉(zhuǎn)換器的直流連接部分上將直流側(cè)并聯(lián)地連接，在所述次級(jí)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的次級(jí)線圈上通過第2阻抗連接了交流側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的次級(jí)勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述第1阻抗和第2阻抗是電抗器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的次級(jí)勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述第1阻抗的值比第2阻抗的值大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的次級(jí)勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述整流裝置是二極管整流裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的次級(jí)勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，在所述整流裝置的直流側(cè)上連接了能量消耗機(jī)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的次級(jí)勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述控制裝置，利用所述能量消耗機(jī)構(gòu)而將所述整流裝置的直流側(cè)電壓控制在規(guī)定值以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的次級(jí)勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述交流勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換器，具備在所述次級(jí)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的次級(jí)線圈上通過所述第2阻抗將二極管整流器的交流側(cè)進(jìn)行連接的端子；和在連接了所述第1功率轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)和第2功率轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)的直流部分上，連接所述二極管整流器的直流側(cè)的端子。
8.一種次級(jí)勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換裝置，具備次級(jí)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，其將固定子側(cè)連接于電力系統(tǒng)；和交流勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換器，其將該次級(jí)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的次級(jí)線圈交流勵(lì)磁；和該交流勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換器的控制裝置；其特征在于，其中，所述交流勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換器，具備勵(lì)磁用的第1功率轉(zhuǎn)換器和連接用的第2功率轉(zhuǎn)換器，該第1功率轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)和第2功率轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)相連接；所述第1功率轉(zhuǎn)換器的交流側(cè)通過第1電抗器與所述次級(jí)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的連接著；并具備整流裝置，其在所述第1功率轉(zhuǎn)換器和第2功率轉(zhuǎn)換器的直流連接部分上并聯(lián)地連接直流側(cè)，在所述次級(jí)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的上通過第2電抗器連接了交流側(cè)；所述第1電抗器的阻抗，比所述第2電抗器的阻抗大。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的次級(jí)勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述整流裝置是二極管整流器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的次級(jí)勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述交流勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換器，具備在所述次級(jí)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的上通過所述第2電抗器將二極管整流器的交流側(cè)進(jìn)行連接的端子；和在將所述第1功率轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)和第2功率轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)連接的直流部分上將所述二極管整流器的直流側(cè)進(jìn)行連接的端子。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的次級(jí)勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，在所述整流裝置的直流側(cè)上連接了具備半導(dǎo)體開關(guān)元件和電阻的能量消耗機(jī)構(gòu)。
12.一種次級(jí)勵(lì)磁風(fēng)力發(fā)電裝置，具備次級(jí)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，其具備由風(fēng)車驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)子和與電力系統(tǒng)連接的固定子；交流勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換器，其將該次級(jí)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的交流勵(lì)磁；和該交流勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換器的控制裝置；其特征在于，其中，所述交流勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換器，具備勵(lì)磁用的第1功率轉(zhuǎn)換器和連接用的第2功率轉(zhuǎn)換器，該第1功率轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)和第2功率轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)相連接；所述第1功率轉(zhuǎn)換器的交流側(cè)通過第1電抗器與所述次級(jí)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的連接著；并具備整流裝置，其在所述第1功率轉(zhuǎn)換器和第2功率轉(zhuǎn)換器的直流連接部分上并聯(lián)地連接直流側(cè)，在所述次級(jí)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的上通過第2電抗器連接了交流側(cè)；在該整流裝置的直流側(cè)上連接具備半導(dǎo)體開關(guān)元件和電阻的能量消耗機(jī)構(gòu)；所述第1電抗器的阻抗，比所述第2電抗器的阻抗大。
全文摘要
本發(fā)明的次級(jí)勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換裝置，具備二極管整流裝置，其中，勵(lì)磁用的功率轉(zhuǎn)換器和連接用的功率轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)連接；勵(lì)磁用的功率轉(zhuǎn)換器的交流側(cè)通過第1阻抗與次級(jí)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的次級(jí)線圈連接著，在勵(lì)磁用的功率轉(zhuǎn)換器和連接用的功率轉(zhuǎn)換器的直流連接部分上將直流側(cè)并聯(lián)地連接，在所述次級(jí)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的次級(jí)線圈上通過比第1阻抗小的第2阻抗將交流側(cè)進(jìn)行連接。由此，將次級(jí)勵(lì)磁型發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁用功率轉(zhuǎn)換器從過電流中進(jìn)行保護(hù)，且確保功率轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行持續(xù)性。
文檔編號(hào)H02M7/155GK1822491SQ20061000581
公開日2006年8月23日 申請日期2006年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月17日
發(fā)明者一瀨雅哉, 二見基生, 松竹貢 申請人:株式會(huì)社日立制作所