对电容器组预充电制造技术

本发明专利技术涉及对电容器组预充电，提供对电容器组预充电的系统和方法。具体而言，功率开关和电流限制装置可串联地联接在功率源与电容器组之间。该功率开关的操作可被控制，以在预充电期间限制施加于该电容器组的峰值充电电流。以此方式，脉冲信号的占空比可至少部分地基于流入该电流限制装置的测得的电流来修改。另外，电容器组处的电压可被监测，且当该监测的电压达到阈值时可停止预充电过程。

【技术实现步骤摘要】

本主题大体上涉及风力涡轮，更具体而言，涉及对风力涡轮内的电容器组预充电的系统和方法。
技术介绍
风力被认为是目前可获得的最清洁、最环境友好的能源之一，且风力涡轮在这一点上已获得的增加的关注。现代风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱、和一个或更多个转子叶片。转子叶片利用已知的翼型原理从风中获取动能并通过旋转能来传递动能，以转动轴，该轴将转子叶片联接到齿轮箱，或者若不使用齿轮箱则直接联接到发电机的轴。发电机然后将机械能转换可部署到公用电网的电能。在风力涡轮操作期间，风力涡轮的各种零件由于作用在叶片上的空气动力负载而经历各种负载。叶片负载取决于风速、末梢速度比和/或叶片的桨距设置。末梢速度比是叶片末梢的旋转速度与风速之比。期望基于表示末梢速度比的信号(例如，各种速度读取值)来调整风力涡轮的操作，以调整风力涡轮转子叶片的负载并且/或者增加风力涡轮的能量产生。为了减小转子叶片负载，各种方法和装置已被开发，以允许转子叶片以卸掉由此经历的负载的一部分。此种方法和装置例如包括在操作中使转子叶片变桨距并且/或者减少发电机转矩。因此，许多风力涡轮包括风力涡轮控制器，该风力涡轮控制器可基于末梢速度比风力涡轮负载来以各种方式操作风力涡轮。例如，在各种操作条件下，风力涡轮可调整发电机的转矩和/或转子叶片的桨距角度，以调整末梢速度比，来满足期望的末梢速度比设定点，以增加由风力涡轮捕获的能量。转子叶片的桨距角度可被例如利用风力桨距调整马达来控制。风力桨距调整马达可为由DC/DC转换器驱动的直流(DC)马达。典型地，风力桨距调整马达包括DC源、控制电路、变换器电桥、和/或具有一个或更多个电容器装置的DC母线电容器组。由于电容器组的高电容，预充电电路可与旁通接触器结合，以限制进入电容器组中的涌入电流的大小。常规的预充电电路可包括高功率电阻器、正温度系数(PTC)热敏电阻器、变压器、开关电流源、线性电流源，或其他电路构造，以限制施加于电容器组的电流。然而，此种预充电技术实现起来可为低效、耗时、和/或困难的。因此，需要以简单、有效和可控的方式对电容器组预充电的系统和方法。
技术实现思路
本文公开的实施例的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从该描述中习得，或可通过实施例的实践而习得。本公开的一个示例方面涉及用于对电容器组预充电的系统。该系统包括串联地联接到直流电输入源的功率开关，和串联地联接在该功率开关和电容器组之间的电流限制装置，该电容器组具有一个或更多个电容装置。该系统还包括第一控制装置，该第一控制装置构造成通过接收与指示与电容器组相关的充电电流的一个或更多个信号，且至少部分地基于充电电流来控制该功率开关的操作，从而控制该功率开关的操作。该系统还包括第二控制装置，该第二控制装置构造成确定电容器组处的电容器组电压，和至少部分地基于该确定的电容器组电压来控制该第一控制装置。本文公开的另一示例方面涉及对包括一个或更多个电容器装置的电容器组预充电的控制方法。该电容器组与功率开关和电流限制装置串联地联接，该电流限制装置在功率源和该电容器组之间。该方法包括通过功率源施加直流电输入以用于对该电容器组预充电。该方法还包括监测流入该电流限制装置中的直流电的大小。该方法还包括选择性地控制该功率开关的操作，使得当直流电的大小达到阈电流值时，关断该功率开关。该方法还包括监测该电容器组处的电压。该方法还包括，当该电容器组处的电压达到阈电压值时，停止对该电容器组预充电，使得绕过该电流限制装置。本公开的又一示例的方面涉及风力涡轮系统。该风力涡轮系统包括转子、定子、和桨距角度调整马达，该桨距角度调整马达构造成控制与该风力涡轮系统相关的一个或更多个转子叶片的桨距角度。该风力涡轮还包括一个或更多个控制装置，该一个或更多个控制装置构造成通过以下步骤对与该桨距角度调整马达相关的电容器组预充电：开始用于电容器组的预充电过程；监测流入电流限制装置中的直流电的大小，该电流限制装置串联地联接在该电容器组与功率源之间；选择性地控制功率开关的操作，使得当直流电的大小达到阈电流值时，关断该功率开关，从而减小施加到电流限制装置的电流的量；监测电容器组处的电压；和当电容器组处的电压达到阈电压值时，停止该预充电过程。技术方案1：一种用于对电容器组预充电的系统，所述系统包括：功率开关，其串联地联接到直流电输入源；电流限制装置，其串联地联接在所述功率开关与电容器组之间，所述电容器组包括一个或更多个电容器装置；第一控制装置，其构造成通过以下步骤来控制所述功率开关的操作：接收指示与所述电容器组相关的充电电流的一个或更多个信号；且至少部分地基于所述充电电流来控制所述功率开关的操作；第二控制装置，其构造成确定所述电容器组处的电容器组电压和至少部分地基于所确定的电容器组电压来控制所述第一控制装置的操作。技术方案2：根据技术方案1所述的系统，其中，所述功率开关包括金属氧化物半导体场效应晶体管。技术方案3：根据技术方案1所述的系统，其中，所述电流限制装置包括电感器装置。技术方案4：根据技术方案3所述的系统，还包括回扫二极管，所述回扫二极管联接在所述功率开关与地线之间。技术方案5：根据技术方案1所述的系统，其中，所述第一控制装置是脉宽调制控制器，且其中，至少部分地基于所述充电电流来控制所述功率开关的操作包括：将所接收的指示所述充电电流的一个或更多个信号与阈电流值比较；和当指示所述充电电流的所述信号达到所述阈电流值时关断所述功率开关。技术方案6：根据技术方案1所述的系统，还包括DC/DC转换器，所述DC/DC转换器构造成对所述第一控制装置提供功率输入。技术方案7：根据技术方案6所述的系统，还包括独立开关，所述独立开关联接在所述DC/DC转换器与所述第一控制装置之间，且其中，所述第二控制装置通过对所述独立开关提供一个或更多个控制命令来控制所述第一控制装置的操作。技术方案8：根据技术方案1所述的系统，其中，所述第二控制装置还构造成至少部分地基于平均充电电流和所述电容器组处的确定的电压来确定所述电容器组的电容量。技术方案9：根据技术方案8所述的系统，其中，所述平均充电电流利用联接到微分运算放大器的电流感测元件来确定。技术方案10：根据技术方案1所述的系统，其中，所述第二控制装置构造成通过以下步骤至少部分地基于所确定的电容器组电压来控制所述第一控制装置的操作：将所确定的电容器组电压与阈电压值比较；和当所确定的电容器组电压达到所述阈电压值时，停止所述第一控制装置的操作。技术方案11：根据技术方案10所述的系统，其中，所述阈电压值是由所述直流电输入源提供的电压量的一部分。技术方案12：根据技术方案10所述的系统，还包括旁通接触器，所述旁通接触器与所述功率开关和电流限制装置并联地联接，使得当所述旁通接触器处于闭合状态时，来自所述直流电输入源的电流被引导通过所述旁通接触器。技术方案13：根据技术方案12所述的系统，其中，所述第二控制装置还构造成控制所述旁通接触器的操作，使得当所述电容器组电压达到所述阈电压值时，所述旁通接触器在闭合状态中操作。技术方案14：根据技术方案1所述的系统，其中，指示所述充电电流的所述一个或更多个信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对电容器组预充电的系统，所述系统包括：功率开关，其串联地联接到直流电输入源；电流限制装置，其串联地联接在所述功率开关与电容器组之间，所述电容器组包括一个或更多个电容器装置；第一控制装置，其构造成通过以下步骤来控制所述功率开关的操作：接收指示与所述电容器组相关的充电电流的一个或更多个信号；且至少部分地基于所述充电电流来控制所述功率开关的操作；第二控制装置，其构造成确定所述电容器组处的电容器组电压和至少部分地基于所确定的电容器组电压来控制所述第一控制装置的操作。

【技术特征摘要】
1.一种用于对电容器组预充电的系统，所述系统包括：功率开关，其串联地联接到直流电输入源；电流限制装置，其串联地联接在所述功率开关与电容器组之间，所述电容器组包括一个或更多个电容器装置；第一控制装置，其构造成通过以下步骤来控制所述功率开关的操作：接收指示与所述电容器组相关的充电电流的一个或更多个信号；且至少部分地基于所述充电电流来控制所述功率开关的操作；第二控制装置，其构造成确定所述电容器组处的电容器组电压和至少部分地基于所确定的电容器组电压来控制所述第一控制装置的操作。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述功率开关包括金属氧化物半导体场效应晶体管。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电流限制装置包括电感器装置。4.根据权利要求3所述的系统，还包括回扫二极管，所述回扫二极管联接在所述功率开关与地线之间。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一控制装置是脉宽调制控制器，且其中，至少部分地基于所述充电电流来控制所述功率开关的操作包括：将所接收的指示所述充电电流的一个或更多个信号与阈...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈龙辉，张先锋，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US