一种风力发电机组非线性负载的静止同步补偿器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种风力发电机组非线性负载的静止同步补偿器，至少由两个基本容量单元级联而成，每个所述的基本容量单元封装在壳体内，包括集成在一块电路板上的检测模块、控制模块、IGBT驱动模块，还包括IGBT和电抗器，所述检测模块的输入端检测电网的电流、电压信号，所述检测模块的输出端连接于控制模块的输入端，所述控制模块的输出端通过IGBT驱动模块连接IGBT，所述IGBT通过电抗器并联于电网。本实用新型采用模块化设计，扩容或维护时无需停机，方便快捷；电气元件损坏不会导致整个装置瘫痪，大大提高装置运行的稳定性。
【专利说明】—种风力发电机组非线性负载的静止同步补偿器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及风力发电设备，具体涉及一种风力发电机组非线性负载的静止同步补偿器。
【背景技术】
[0002]风能是目前主要开发利用的绿色新能源之一，通过风力发电机组将风能转化为电能储存使用，但是风力发电存在电压不稳定的问题，其原因是风速的不确定性导致风力发电机组的叶轮转速不稳定，导致所产生的电源电流波动，目前采用非线性负载作为风力发电机组的调速控制装置，以缓解风速的不确定性带来的影响，但是非线性负载会产生谐波并消耗无功，使得电源电流不稳定，需要通过静止同步补偿器对非线性负载产生的谐波和无功进行补偿。
[0003]静止同步补偿器(StaticSynchronous Compensator,缩写为 STATC0M,又称 SVG)是柔性交流输电技术(Flexible AC Transmission Systems,简称FACTS)的主要装置之一，其基本原理是利用可关断大功率电力电子器件组成自换相桥式电路，经过电抗器并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧电流，就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的，与传统的无功补偿装置相比，静止同步补偿器具有调节连续、谐波小、损耗低、运行范围宽、可靠性高、调节速度快等优点。
[0004]静止同步补偿器分为电压型桥式电路和电流型桥式电路两种类型，电压型桥式电路需串联电抗器并入电网，电流型桥式电路需在交流侧并联吸收换相产生的过压的电抗器；电流型桥式电路在实际运行过程中，电抗器上产生较大的损耗，因此目前的静止同步补偿器大多采用电压型桥式电路。
[0005]静止同步补偿器由指令电流运算电路、电流跟踪控制电路、补偿电流发生电路三大部分组成，如图3所示，指令电流运算电路的作用是检测出补偿对象电流中的谐波和无功电流分量，也称之为谐波和无功电流检测电路，电流跟踪控制电路的作用就是根据指令电流运算电路所检测到的谐波和无功电流分量，运算发出补偿指令，补偿电流发生电路根据补偿指令产生补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功电流抵消，最终得到期望的电源电流。补偿电流发生电路的核心是可关断大功率电力电子器件，多采用具有电压驱动、高电压、大电流、输入阻抗高、速度快、热稳定性好、通态压降低等优点的绝缘栅双极型晶体管(Isolated Gate Bipolar Transistor,缩写为IGBT),但是受风力发电机组所发出的电压、电流波动大的影响，IGBT的使用寿命远远低于理论值，而且从成本角度考虑，在相同规格的条件下，单个IGBT的价格高于多个小规格IGBT合的价格，因此目前的风力发电机组的静止同步补偿器采用多个额定电压较低的IGBT串联，以满足风力发电机组的要求，这种结构的静止同步补偿器问题在于，扩容时要求装置停机才能实现，而当有电气元件损坏时，整个装置瘫痪，装置的维护成本高，稳定性差。
【发明内容】
[0006]本实用新型要解决的技术问题是提供一种风力发电机组非线性负载的静止同步补偿器，可以解决现有技术用于风力发电机组的静止同步补偿器采用多个IGBT串联，导致装置维护成本高，稳定性差的问题。
[0007]本实用新型通过以下技术方案实现:
[0008]一种风力发电机组非线性负载的静止同步补偿器，至少由两个基本容量单元级联而成，每个所述的基本容量单元封装在壳体内，包括集成在一块电路板上的检测模块、控制模块、IGBT驱动模块，还包括IGBT和电抗器，所述检测模块的输入端检测电网的电流、电压信号，所述检测模块的输出端连接于控制模块的输入端，所述控制模块的输出端通过IGBT驱动模块连接IGBT，所述IGBT通过电抗器并联于电网。
[0009]所述检测模块为信号调理电路。
[0010]所述控制模块为FPGA。
[0011]所述壳体上设有叠层母排，所述检测模块输入端和电抗器分别通过叠层母排连接电网。
[0012]所述壳体中还设有散热片，所述散热片贴合IGBT的表面，扩大IGBT的散热面。
[0013]本实用新型与现有技术相比的优点在于:
[0014]一、采用模块化设计，扩容时把模块固定在机柜中，连接上导线即可，整个维护时间不超过10分钟，维护过程无需停机，方便快捷；
[0015]二、电气元件损坏只会影响当前基本容量单元，机柜内其他基本容量单元正常运行，不会导致整个装置瘫痪，维护时只需把出现故障的基本容量单元从柜体中取出并更换上新的基本容量单元，大大提高装置运行的稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为基本容量单元结构示意图。
[0017]图2为静止同步补偿器工作原理图。
[0018]图3为静止同步补偿器系统结构图。
【具体实施方式】
[0019]如图1和图2所示的一种风力发电机组非线性负载的静止同步补偿器，至少由两个基本容量单元级联而成，每个所述的基本容量单元封装在壳体4内，所述壳体4上设有叠层母排5 ;所述基本容量单元包括集成在一块电路板I上的检测模块、控制模块、IGBT驱动模块，所述检测模块为信号调理电路，所述控制模块采用美国Xilinx公司的军工级FPGA芯片，该芯片内部集成84个硬件DSP单元，运算能力远远大于单个DSP，烧录程序后整个FPGA芯片相当于一个硬件电路，无需调用程序，不会出现程序跑飞的情况，抗干扰能力远远高于传统的DSP ;所述基本容量单元还包括IGBT2和电抗器3，所述壳体4中还设有散热片6，所述散热片6贴合IGBT2的表面，扩大IGBT2的散热面；电网中设有电流、电压变送器，所述信号调理电路的输入端通过叠层母排5连接电流、电压变送器的输出端，检测电网的电流、电压信号，所述信号调理电路的输出端连接于控制模块的输入端，所述控制模块的输出端通过IGBT驱动模块连接IGBT2，所述IGBT2通过电抗器3经叠层母排5并联于电网。
【权利要求】
1.一种风力发电机组非线性负载的静止同步补偿器，其特征在于:至少由两个基本容量单元级联而成，每个所述的基本容量单元封装在壳体(4)内，包括集成在一块电路板(I)上的检测模块、控制模块、IGBT驱动模块，还包括IGBT (2)和电抗器(3)，所述检测模块的输入端检测电网的电流、电压信号，所述检测模块的输出端连接于控制模块的输入端，所述控制模块的输出端通过IGBT驱动模块连接IGBT (2)，所述IGBT (2)通过电抗器(3)并联于电网。
2.如权利要求1所述的一种风力发电机组非线性负载的静止同步补偿器，其特征在于:所述检测模块为信号调理电路。
3.如权利要求1所述的一种风力发电机组非线性负载的静止同步补偿器，其特征在于:所述控制模块为FPGA。
4.如权利要求1所述的一种风力发电机组非线性负载的静止同步补偿器，其特征在于:所述壳体(4)上设有叠层母排(5)，所述检测模块输入端和电抗器分别通过叠层母排(5)连接电网。
5.如权利要求1所述的一种风力发电机组非线性负载的静止同步补偿器，其特征在于:所述壳体(4)中还设有散热片(6)，所述散热片(6)贴合IGBT (2)的表面，扩大IGBT (2)的散热面。
【文档编号】H02J3/18GK203522206SQ201320670874
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2013年10月29日
【发明者】吕康飞 申请人:淮阴师范学院