專利名稱：具備低電壓穿越功能的雙饋型風(fēng)電機組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雙饋型風(fēng)力發(fā)電機低壓穿越技術(shù),特別是主動Crowbar電路與采用這種電路的雙饋型風(fēng)電機組。
背景技術(shù)：
雙饋型風(fēng)カ發(fā)電機組是目前國內(nèi)外風(fēng)電機組的主流機型，其發(fā)電設(shè)備為雙饋感應(yīng)發(fā)電機，當(dāng)出現(xiàn)電網(wǎng)故障時，以往的保護原則是將雙饋感應(yīng)發(fā)電機立即從電網(wǎng)中脫網(wǎng)以確保機組的安全。隨著風(fēng)電機組單機容量的不斷增大和風(fēng)電場規(guī)模的不斷擴大，如果電網(wǎng)發(fā)生故障雙饋風(fēng)カ發(fā)電機組還按以往保護原則立即脫網(wǎng)，將造成大面積停電，嚴(yán)重影響電カ系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。因此，國家相關(guān)機構(gòu)紛紛出臺了標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，要求風(fēng)カ發(fā)電機組應(yīng)具有在并網(wǎng)點電壓跌至20%額定電壓時能夠維持并網(wǎng)運行625ms的低電壓穿越能力，也就是要·求雙饋風(fēng)カ發(fā)電機組必須具有低壓穿越功能。雙饋感應(yīng)發(fā)電機在電網(wǎng)電壓瞬間跌落時，定子磁鏈不能跟隨定子端電壓突變，從而會產(chǎn)生直流分量，由于積分量的減小，定子磁鏈幾乎不發(fā)生變化，而轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，會產(chǎn)生較大的滑差，這樣便會引起轉(zhuǎn)子繞組的過壓、過流，過流會損壞轉(zhuǎn)子勵磁變流器，而過壓會使發(fā)電機的轉(zhuǎn)子繞組絕緣擊穿，因此必須采用過壓、過流保護措施才能實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機組的低壓穿越功能?，F(xiàn)有的低電壓穿越技術(shù)有很多種，主要分為兩類一類是在雙饋電機轉(zhuǎn)子側(cè)加Crowbar保護電路，另ー類是在雙饋電機定子側(cè)串聯(lián)開關(guān)或變壓器等。圖I所示為ー種典型電路，在雙饋電機轉(zhuǎn)子側(cè)加IGBT型Crowbar電路。當(dāng)出現(xiàn)電網(wǎng)電壓跌落時，轉(zhuǎn)子側(cè)電流超過設(shè)定值時，轉(zhuǎn)子側(cè)Crowbar電路的Tl導(dǎo)通，使轉(zhuǎn)子側(cè)變流器被旁路，電網(wǎng)側(cè)變流器及定子側(cè)仍與電網(wǎng)相連繼續(xù)運行，當(dāng)轉(zhuǎn)子側(cè)電流下降到一定值后，轉(zhuǎn)子側(cè)Crowbar電路的Tl截止，轉(zhuǎn)子側(cè)變流器又恢復(fù)運行，由于電機轉(zhuǎn)子側(cè)有很大的能量，在轉(zhuǎn)子側(cè)Crowbar電路的Tl截止瞬間，或能量得不到瀉放，會產(chǎn)生很高的Ldi/dt尖峰電壓，因此需要在轉(zhuǎn)子側(cè)Crowbar電路中增加R2、C2、D2組成的RCD吸收電路，同時還需增加Cl吸收電容，如果回路雜散電感較大，還需選擇電壓等級更高的IGBT，這些都增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，可靠性大大降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供具備低電壓穿越功能的雙饋型風(fēng)電機組，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的電路拓撲結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。本發(fā)明的方案是具備低電壓穿越功能的雙饋型風(fēng)電機組，雙饋發(fā)電機的轉(zhuǎn)子側(cè)與電網(wǎng)之間依次設(shè)有du/dt抑制電路、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器、直流母線和網(wǎng)側(cè)變流器，直流母線上設(shè)有直流母線電容組，雙饋發(fā)電機轉(zhuǎn)子側(cè)通過ー個三相不控整流橋連接所述直流母線，所述直流母線電容組上并聯(lián)有直流瀉放電路，所述直流瀉放電路由ー個可控開關(guān)管與ー個瀉放電阻串聯(lián)而成，瀉放電阻上并聯(lián)有續(xù)流ニ極管。
所述可控開關(guān)管為IGBT。所述du/dt抑制電路為三相的電抗器。所述網(wǎng)側(cè)變流器與電網(wǎng)之間還設(shè)有緩沖電抗器。本發(fā)明在雙饋型風(fēng)力發(fā)電變流器轉(zhuǎn)子側(cè)増加一路整流橋，當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時，可通過該整流橋?qū)⑥D(zhuǎn)子過流能量直接饋入到雙饋風(fēng)カ發(fā)電變流器直流母線，再通過直流母線瀉放電路來動態(tài)調(diào)節(jié)直流母線電壓在規(guī)定值，從而實現(xiàn)雙饋風(fēng)電機組的低壓穿越功能。本發(fā)明將一種主動Crowbar電路應(yīng)用于雙饋型風(fēng)電機組，形成新的電路拓撲。在轉(zhuǎn)子側(cè)加整流橋(RECl)，整流橋(RECl)輸出的正負極直接連接變流器直流母線，直流母線上設(shè)有與直流母線電容組并聯(lián)的直流瀉放電路?，F(xiàn)有的Crowbar電路均是將轉(zhuǎn)子側(cè)過流的能量瀉放在Crowbar電路所形成的旁路中，而本發(fā)明的電路的特點是利用變流器的直流母線本身具有的電容組作為能量緩沖，過流的能量釋放到電容組，并且直接在直流母線上并·聯(lián)瀉放電路，釋放電容組不能儲存的多余能量，維持直流母線電壓。由于瀉放電路處于直流母線上，無需增加如圖I所示的吸收電容Cl和R2、C2、D2組成的RCD吸收電路，簡化了電路結(jié)構(gòu)；而且在正常工作情況下，損耗極小，減少了成本，提高了可靠性，其控制難度也大大減小，具有很大的推廣價值。通?？煽亻_關(guān)管采用IGBT，由于瀉放電路直接集成在變流器內(nèi)部，雜散電感小，采用與變流器轉(zhuǎn)子側(cè)和電網(wǎng)側(cè)同電壓等級的IGBT就可以。


圖I是現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子側(cè)IGBT型Crowbar電路；
圖2是本發(fā)明的主動保護的低電壓穿越電路。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進ー步詳細的說明。本發(fā)明的風(fēng)電機組如圖2所示。雙饋發(fā)電機的轉(zhuǎn)子側(cè)與電網(wǎng)之間的并網(wǎng)電路包括du/dt抑制電路、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器、直流母線、直流母線電容組和網(wǎng)側(cè)變流器，雙饋發(fā)電機轉(zhuǎn)子側(cè)通過ー個三相不控整流橋(RECl)連接直流母線，直流母線電容組上并聯(lián)有直流瀉放電路，直流瀉放電路由ー個可控開關(guān)管Tl與ー個瀉放電阻Rl串聯(lián)而成，瀉放電阻Rl上并聯(lián)有續(xù)流ニ極管D1。可控開關(guān)管Tl采用IGBT。du/dt抑制電路為du/dt電抗器。網(wǎng)側(cè)變流器與電網(wǎng)之間也設(shè)有緩沖電抗器。當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落瞬間，雙饋電機轉(zhuǎn)子側(cè)會產(chǎn)生很大的電壓和電流，電流會通過整流橋RECl直接饋入變流器直流母線電容組，變流器通過實時檢測直流母線電壓，當(dāng)直流母線電壓升高至觸發(fā)電壓時，則開通Tl，通過電阻Rl將轉(zhuǎn)子饋入的能量釋放掉，由于變流器轉(zhuǎn)子側(cè)有du/dt電抗器，因此在電網(wǎng)電壓跌落過程中，轉(zhuǎn)子能量主要通過整流橋饋入直流母線，少量的電流才通過變流器原轉(zhuǎn)子側(cè)回路，整流橋RECl起到分流的作用，不僅提高了響應(yīng)速度，還可讓變流器轉(zhuǎn)子側(cè)IGBT不會有過流的風(fēng)險。當(dāng)轉(zhuǎn)子側(cè)電流逐漸減小，電網(wǎng)電壓逐漸恢復(fù)，變流器重新投入運行，整流橋RECl和瀉放電路處于待機狀態(tài)，其損耗忽略不計。
權(quán)利要求
1.具備低電壓穿越功能的雙饋型風(fēng)電機組，雙饋發(fā)電機的轉(zhuǎn)子側(cè)與電網(wǎng)之間依次設(shè)有du/dt抑制電路、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器、直流母線和網(wǎng)側(cè)變流器，直流母線上設(shè)有直流母線電容組，其特征在于，雙饋發(fā)電機轉(zhuǎn)子側(cè)通過一個三相不控整流橋連接所述直流母線，所述直流母線電容組上并聯(lián)有直流瀉放電路，所述直流瀉放電路由一個可控開關(guān)管與一個瀉放電阻串聯(lián)而成，瀉放電阻上并聯(lián)有續(xù)流二極管。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具備低電壓穿越功能的雙饋型風(fēng)電機組，其特征在于，所述可控開關(guān)管為IGBT。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具備低電壓穿越功能的雙饋型風(fēng)電機組，其特征在于，所述du/dt抑制電路為三相的電抗器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具備低電壓穿越功能的雙饋型風(fēng)電機組，其特征在于，所述網(wǎng)側(cè)變流器與電網(wǎng)之間還設(shè)有緩沖電抗器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具備低電壓穿越功能的雙饋型風(fēng)電機組，在雙饋型風(fēng)力發(fā)電變流器轉(zhuǎn)子側(cè)增加一路整流橋，當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時，可通過該整流橋?qū)⑥D(zhuǎn)子過流能量直接饋入到雙饋風(fēng)力發(fā)電變流器直流母線，再通過直流母線瀉放電路來動態(tài)調(diào)節(jié)直流母線電壓在規(guī)定值，從而實現(xiàn)雙饋風(fēng)電機組的低壓穿越功能。解決了現(xiàn)有技術(shù)中的電路拓撲結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。
文檔編號H02J3/38GK102790404SQ20121026861
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者劉剛, 夏克鵬, 姚為正, 孫建, 徐明明, 李海鯤, 肖鵬 申請人:國家電網(wǎng)公司, 許繼集團有限公司