本實(shí)用新型涉及風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種限流器。

背景技術(shù)：

風(fēng)力發(fā)電是一種分布式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般由風(fēng)輪機(jī)、齒輪箱、發(fā)電機(jī)及其控制系統(tǒng)組成的。常用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)有鼠籠型感應(yīng)發(fā)電機(jī)、雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)和同步發(fā)電機(jī)，其中鼠籠型感應(yīng)發(fā)電機(jī)直接接入電網(wǎng)，而雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)和同步發(fā)電機(jī)則是通過(guò)逆變器接入電網(wǎng)。隨著全球能源互聯(lián)網(wǎng)的提出，風(fēng)能、太陽(yáng)能等綠色能源將會(huì)逐漸取代傳統(tǒng)燃料能源。過(guò)去，在風(fēng)電機(jī)組發(fā)電比例不是很大時(shí)，風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)還可以接受。隨著近幾年風(fēng)電機(jī)組容量不斷增加并部分取代了傳統(tǒng)發(fā)電方式，因此一旦有風(fēng)電場(chǎng)脫網(wǎng)，脫網(wǎng)的功率就可能相當(dāng)大，這會(huì)加劇電網(wǎng)功率缺額。

由于風(fēng)電場(chǎng)的故障穿越能力較弱，當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，風(fēng)電機(jī)組因?yàn)楦髟S多參數(shù)在故障下都達(dá)到了超過(guò)最大允許值的情況，不得不與大電網(wǎng)斷開(kāi)。故障清除后，風(fēng)電機(jī)組重新啟動(dòng)，接入電網(wǎng)。這個(gè)過(guò)程需要一定時(shí)間，如果風(fēng)電場(chǎng)發(fā)的電在電網(wǎng)中所占比重比較大，故障清除后就不能及時(shí)的連入電網(wǎng)，這就可能造成停電等一系列事故。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種限流器，以解決風(fēng)電場(chǎng)故障穿越能力較弱的問(wèn)題。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，提供了一種限流器，包括限流電路及與所述限流電路并聯(lián)的橋式整流電路；

所述限流電路包括電容、電阻及電感，所述電容與所述電阻串聯(lián)組成第一串聯(lián)電路，所述電感與所述第一串聯(lián)電路并聯(lián)；

所述橋式整流電路包括第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、絕緣柵雙極型晶體管和絕緣柵雙極型晶體管控制器；

所述第一二極管與所述第二二極管串聯(lián)組成第二串聯(lián)電路；所述第三二極管與所述第四二極管串聯(lián)組成第三串聯(lián)電路；所述第二串聯(lián)電路與所述第三串聯(lián)電路并聯(lián)；

所述絕緣柵雙極型晶體管的集電極與所述第一二極管和所述第二二極管的輸出端連接，所述絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極與所述第三二極管和所述第四二極管的輸入端連接；所述絕緣柵雙極型晶體管控制器與所述絕緣柵雙極型晶體管連接。

優(yōu)選地，所述的限流器中，所述橋式整流電路還包括直流電感線圈和續(xù)流二極管，所述直流電感線圈與所述續(xù)流二極管并聯(lián)組成并聯(lián)電路，所述并聯(lián)電路的一端與所述絕緣柵雙極型晶體管的集電極連接，所述并聯(lián)電路的另一端與所述第一二極管和所述第二二極管的輸出端連接。

優(yōu)選地，所述的限流器中，所述絕緣柵雙極型晶體管控制器包括第一比較器、第二比較器和邏輯控制器；

所述第一比較器和所述第二比較器分別與所述邏輯控制器連接；

所述邏輯控制器與所述絕緣柵雙極型晶體管連接。

優(yōu)選地，所述的限流器中，所述絕緣柵雙極型晶體管控制器還包括延時(shí)觸發(fā)器，所述延時(shí)觸發(fā)器與所述第一比較器的輸入端連接。

由以上技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型提供了一種限流器，包括限流電路及與所述限流電路并聯(lián)的橋式整流電路；所述限流電路包括電容、電阻及電感，所述電容與所述電阻串聯(lián)組成第一串聯(lián)電路，所述電感與所述第一串聯(lián)電路并聯(lián)；所述橋式整流電路包括第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、絕緣柵雙極型晶體管和絕緣柵雙極型晶體管控制器；所述第一二極管與所述第二二極管串聯(lián)組成第二串聯(lián)電路；所述第三二極管與所述第四二極管串聯(lián)組成第三串聯(lián)電路；所述第二串聯(lián)電路與所述第三串聯(lián)電路并聯(lián)；所述絕緣柵雙極型晶體管的集電極與所述第一二極管和所述第二二極管的輸出端連接，所述絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極與所述第三二極管和所述第四二極管的輸入端連接；所述絕緣柵雙極型晶體管控制器與所述絕緣柵雙極型晶體管連接。橋式整流電路中只需要一個(gè)絕緣柵雙極型晶體管，僅需要對(duì)一個(gè)絕緣柵雙極型晶體管進(jìn)行控制，相比兩個(gè)絕緣柵雙極型晶體管反并聯(lián)情況下控制方法較為簡(jiǎn)單。本實(shí)用新型采用了LC諧振原理，在LC參數(shù)設(shè)定合理的情況下，限流電路可以產(chǎn)生很大的等效阻抗，更有效地提升風(fēng)電場(chǎng)端電壓和風(fēng)電機(jī)組電壓，風(fēng)電機(jī)組電壓提高后接近風(fēng)電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)的情況，從而提高風(fēng)電場(chǎng)的故障穿越能力。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為根據(jù)實(shí)施例示出的一種限流器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為根據(jù)實(shí)施例示出的另一種限流器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為根據(jù)實(shí)施例示出的一種絕緣柵雙極型晶體管控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為根據(jù)實(shí)施例示出的一種風(fēng)電場(chǎng)-無(wú)窮大系統(tǒng)電路圖；

圖5為根據(jù)實(shí)施例示出的電網(wǎng)三相短路故障下風(fēng)電場(chǎng)端電壓波形圖

圖6為根據(jù)實(shí)施例示出的電網(wǎng)三相短路故障下風(fēng)機(jī)直流母線電壓波形圖。

圖示說(shuō)明：

其中，1-限流電路，11-電容，12-電阻，13-電感，2-橋式整流電路，21-第一二極管，22-第二二極管，23-第三二極管，24-第四二極管，25-絕緣柵雙極型晶體管，26-絕緣柵雙極型晶體管控制器，261-第一比較器，262-第二比較器，263-邏輯控制器，264-延時(shí)觸發(fā)器，27-直流電感線圈，28-續(xù)流二極管，3-第一節(jié)點(diǎn)，4-第二節(jié)點(diǎn)，5-第三節(jié)點(diǎn)，6-限流器，7-第二線路，8-風(fēng)電場(chǎng)，9-電網(wǎng)，10-第一線路。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種限流器，包括：限流電路1及與所述限流電路1并聯(lián)的橋式整流電路2；

所述限流電路1包括電容11、電阻12及電感13，所述電容11與所述電阻12串聯(lián)組成第一串聯(lián)電路，所述電感13與所述第一串聯(lián)電路并聯(lián)；

所述橋式整流電路2包括第一二極管21、第二二極管22、第三二極管23、第四二極管24、絕緣柵雙極型晶體管25和絕緣柵雙極型晶體管控制器26；

所述第一二極管21與所述第二二極管22串聯(lián)組成第二串聯(lián)電路；所述第三二極管23與所述第四二極管24串聯(lián)組成第三串聯(lián)電路；所述第二串聯(lián)電路與所述第三串聯(lián)電路并聯(lián)；

所述絕緣柵雙極型晶體管25的集電極與所述第一二極管21和所述第二二極管22的輸出端連接，所述絕緣柵雙極型晶體管25的發(fā)射極與所述第三二極管23和所述第四二極管24的輸入端連接；所述絕緣柵雙極型晶體管控制器26與所述絕緣柵雙極型晶體管25通過(guò)控制端子連接。

未發(fā)生短路故障時(shí)，絕緣柵雙極型晶體管25處于閉合狀態(tài)，由于限流電路1的阻抗比橋式整流電路2阻抗大太多，因此電流幾乎全部從橋式整流電路2流過(guò)。當(dāng)電流方向?yàn)檎龝r(shí)，電流依次流過(guò)第一二極管21、絕緣柵雙極型晶體管25和第四二極管24；當(dāng)電流方向相反時(shí)，電流依次流過(guò)第二二極管22、絕緣柵雙極型晶體管25和第三二極管23；。由于橋式整流電路2的原件阻抗非常小，使得正常運(yùn)行時(shí)電流幾乎不受影響。當(dāng)出現(xiàn)短路故障時(shí)，絕緣柵雙極型晶體管控制器26會(huì)向絕緣柵雙極型晶體管25發(fā)出信號(hào)，使得絕緣柵雙極型晶體管25斷開(kāi)，強(qiáng)迫故障電流流過(guò)限流電路1。限流電路1的阻抗非常大，使得故障時(shí)的電流減小，PCC點(diǎn)(Point of Common Coupling，公共連接點(diǎn))電壓就會(huì)提升，從而減小故障電流和提高風(fēng)電場(chǎng)端電壓。

由以上技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型提供了一種限流器，包括限流電路1及與所述限流電路1并聯(lián)的橋式整流電路2；所述限流電路1包括電容11、電阻12及電感13，所述電容11與所述電阻12串聯(lián)組成第一串聯(lián)電路，所述電感13與所述第一串聯(lián)電路并聯(lián)；所述橋式整流電路2包括第一二極管21、第二二極管22、第三二極管23、第四二極管24、絕緣柵雙極型晶體管25和絕緣柵雙極型晶體管控制器26；所述第一二極管21與所述第二二極管22串聯(lián)組成第二串聯(lián)電路；所述第三二極管23與所述第四二極管24串聯(lián)組成第三串聯(lián)電路；所述第二串聯(lián)電路與所述第三串聯(lián)電路并聯(lián)；所述絕緣柵雙極型晶體管25的集電極與所述第一二極管21和所述第二二極管22的輸出端連接，所述絕緣柵雙極型晶體管25的發(fā)射極與所述第三二極管23和所述第四二極管24的輸入端連接；所述絕緣柵雙極型晶體管控制器26與所述絕緣柵雙極型晶體管25通過(guò)控制端子連接。橋式整流電路2中只需要一個(gè)絕緣柵雙極型晶體管，僅需要對(duì)一個(gè)絕緣柵雙極型晶體管進(jìn)行控制，相比兩個(gè)絕緣柵雙極型晶體管反并聯(lián)情況下控制方法較為簡(jiǎn)單。本實(shí)用新型了LC諧振原理，在LC參數(shù)設(shè)定合理的情況下，限流電路1可以產(chǎn)生很大的等效阻抗，更有效地提升風(fēng)電場(chǎng)端電壓和風(fēng)電機(jī)組電壓，風(fēng)電機(jī)組電壓提高后接近風(fēng)電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)的情況，從而提高風(fēng)電場(chǎng)的故障穿越能力。

優(yōu)選地，所述的限流器中，請(qǐng)參閱圖2，所述橋式整流電路2還包括直流電感線圈27和續(xù)流二極管28，所述直流電感線圈27與所述續(xù)流二極管28并聯(lián)組成并聯(lián)電路，所述并聯(lián)電路的一端與所述絕緣柵雙極型晶體管25的集電極連接，所述并聯(lián)電路的另一端與所述第一二極管21和所述第二二極管22的輸出端連接。

根據(jù)楞次定律，直流電感線圈的存在可以減小故障發(fā)生初期絕緣柵雙極型晶體管25未動(dòng)作時(shí)的故障電流。橋式整流電路2中安裝的直流電感線圈27，可以在故障發(fā)生時(shí)刻絕緣柵雙極型晶體管未動(dòng)作時(shí)起到一定的限流效果；

續(xù)流二極管28以并聯(lián)的方式接到直流電感線圈27的兩端，并與其形成回路，使其產(chǎn)生的高電動(dòng)勢(shì)在回路以續(xù)電流方式消耗，從而起到保護(hù)直流電感線圈27不被損壞的作用。

優(yōu)選地，所述的限流器中，請(qǐng)參閱圖1和圖3，所述絕緣柵雙極型晶體管控制器26包括第一比較器261、第二比較器262和邏輯控制器263；

所述第一比較器261和所述第二比較器262分別與所述邏輯控制器263連接；

所述邏輯控制器263與所述絕緣柵雙極型晶體管25連接。

所述絕緣柵雙極型晶體管控制器26采用兩個(gè)比較器，第一比較器261用于比較PCC點(diǎn)的電壓與基準(zhǔn)電壓，第二比較器262用于比較直流電感線圈27的電流與基準(zhǔn)電流。當(dāng)PCC點(diǎn)電壓跌落到0.9p.u或直流電感線圈的電流高于1.3p.u時(shí)，絕緣柵雙極型晶體管控制器26發(fā)出信號(hào)，關(guān)斷絕緣柵雙極型晶體管25，使得限流器等效電阻在短時(shí)間內(nèi)就可以增大，減小故障電流和提高風(fēng)電場(chǎng)端電壓。當(dāng)故障恢復(fù)時(shí)，絕緣柵雙極型晶體管控制器26同時(shí)檢測(cè)PCC點(diǎn)電壓和流過(guò)直流電感線圈27的電流，僅當(dāng)PCC點(diǎn)電壓高于0.9p.u且開(kāi)關(guān)電流低于1.3p.u時(shí)，絕緣柵雙極型晶體管控制器26才會(huì)向絕緣柵雙極型晶體管25發(fā)出信號(hào)，使得限流器恢復(fù)正常運(yùn)行。

優(yōu)選地，所述的限流器中，請(qǐng)參閱圖3，所述絕緣柵雙極型晶體管控制器26還包括延時(shí)觸發(fā)器264，所述延時(shí)觸發(fā)器264與所述第一比較器261的輸入端連接。延時(shí)觸發(fā)器264是為了躲開(kāi)暫態(tài)過(guò)程中的電磁震蕩，避免絕緣柵雙極型晶體管25在故障/非故障時(shí)的頻繁開(kāi)斷。兩種控制信號(hào)協(xié)同控制可以避免絕緣柵雙極型晶體管25在某些情況下的誤跳，可以增加整個(gè)限流器的可靠性。

請(qǐng)參閱圖4，圖4是本實(shí)用新型提供的限流器應(yīng)用于風(fēng)電場(chǎng)-無(wú)窮大系統(tǒng)的電路圖。第一節(jié)點(diǎn)3是風(fēng)電場(chǎng)出口處的母線節(jié)點(diǎn)，第二節(jié)點(diǎn)4是PCC點(diǎn)，第三節(jié)點(diǎn)5是輸電線路和無(wú)窮大電網(wǎng)之間的節(jié)點(diǎn)，第三節(jié)點(diǎn)3構(gòu)成風(fēng)電場(chǎng)8經(jīng)輸電線路把電輸送到電網(wǎng)9的完整模型。本實(shí)用新型提供的限流器6在風(fēng)電場(chǎng)8雙回路送電的系統(tǒng)中作用比較明顯，可以在故障情況下大大提高風(fēng)電場(chǎng)端電壓。將限流器6連入第二線路7中，當(dāng)出現(xiàn)短路故障時(shí)，限流器6可以提高第二節(jié)點(diǎn)4的電壓，第一節(jié)點(diǎn)3的電壓也隨之提高，從而提高風(fēng)電場(chǎng)8的故障穿越能力，使風(fēng)電場(chǎng)8有繼續(xù)并網(wǎng)的能力。

優(yōu)選地，所述的限流器中，所述電感13與所述電容11滿足諧振關(guān)系，即

其中，L_sh為電感13的電感量，C_sh為電容11的電容量，ω為電網(wǎng)角頻率。

限流電路1由RC電路和電感電路并聯(lián)構(gòu)成。其等效電阻可以由以下公式確定：

其中，L_sh為電感13的電感量，C_sh為電容11的電容量，R_eq為等效電阻，R_sh為電阻12的電阻值，ω為電網(wǎng)角頻率，j是虛數(shù)。

當(dāng)電感13與電容11滿足諧振關(guān)系時(shí)，等效阻抗最大，因此能夠有效地抑制故障情況下的電流，同時(shí)能夠有效提升的風(fēng)電場(chǎng)端電壓，提高風(fēng)電場(chǎng)的故障穿越能力，使風(fēng)電場(chǎng)有繼續(xù)并網(wǎng)的能力。

優(yōu)選地，所述的限流器中，所述第一二極管21、所述第二二極管22、所述第三二極管23和所述第四二極管24的型號(hào)為Semikron SKNa 402。Semikron SKNa 402允許通過(guò)的電壓和電流較大，適用于配電網(wǎng)的電壓水平。

優(yōu)選地，所述的限流器中，所述絕緣柵雙極型晶體管25的型號(hào)為CM200HG-130H。CM200HG-130H允許通過(guò)的電壓和電流較大，適用于配電網(wǎng)的電壓水平。

請(qǐng)參閱圖5，圖5為電網(wǎng)三相短路故障下的風(fēng)電場(chǎng)端電壓波形圖，由圖5可以看出在沒(méi)有限流器的情況下時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)端電壓不足0.1p.u.，而將限流器安裝于風(fēng)電場(chǎng)系統(tǒng)后風(fēng)電場(chǎng)端電壓提升至0.6p.u.以上，對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)來(lái)說(shuō)，已經(jīng)可以滿足故障穿越的條件，說(shuō)明本實(shí)用新型提供的限流器可以提高風(fēng)電場(chǎng)故障穿越能力。

請(qǐng)參閱圖6，圖6為電網(wǎng)三相短路故障下的風(fēng)機(jī)直流母線電壓波形圖。根據(jù)圖6可以看到，在有限流器的情況下，風(fēng)機(jī)直流母線電壓得到了明顯的控制，由于機(jī)端電壓的提高，直流電容器上的能量也得以送出。

由以上技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型提供了一種限流器，包括限流電路1及與所述限流電路1并聯(lián)的橋式整流電路2；所述限流電路1包括電容11、電阻12及電感13，所述電容11與所述電阻12串聯(lián)組成第一串聯(lián)電路，所述電感13與所述第一串聯(lián)電路并聯(lián)；所述橋式整流電路2包括第一二極管21、第二二極管22、第三二極管23、第四二極管24、絕緣柵雙極型晶體管25和絕緣柵雙極型晶體管控制器26；所述第一二極管21與所述第二二極管22串聯(lián)組成第二串聯(lián)電路；所述第三二極管23與所述第四二極管24串聯(lián)組成第三串聯(lián)電路；所述第二串聯(lián)電路與所述第三串聯(lián)電路并聯(lián)；所述絕緣柵雙極型晶體管25的集電極與所述第一二極管21和所述第二二極管22的輸出端連接，所述絕緣柵雙極型晶體管25的發(fā)射極與所述第三二極管23和所述第四二極管24的輸入端連接；所述絕緣柵雙極型晶體管控制器26與所述絕緣柵雙極型晶體管25通過(guò)控制端子連接。橋式整流電路2中只需要一個(gè)絕緣柵雙極型晶體管，僅需要對(duì)一個(gè)絕緣柵雙極型晶體管進(jìn)行控制，相比兩個(gè)絕緣柵雙極型晶體管反并聯(lián)情況下控制方法較為簡(jiǎn)單。本實(shí)用新型了LC諧振原理，在LC參數(shù)設(shè)定合理的情況下，限流電路1可以產(chǎn)生很大的等效阻抗，更有效地提升風(fēng)電場(chǎng)端電壓和風(fēng)電機(jī)組電壓，風(fēng)電機(jī)組電壓提高后接近風(fēng)電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)的情況，從而提高風(fēng)電場(chǎng)的故障穿越能力。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說(shuō)明書(shū)及實(shí)踐這里公開(kāi)的實(shí)用新型后，將容易想到本實(shí)用新型的其它實(shí)施方案。本申請(qǐng)旨在涵蓋本實(shí)用新型的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本實(shí)用新型的一般性原理并包括本實(shí)用新型未公開(kāi)的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識(shí)或慣用技術(shù)手段。說(shuō)明書(shū)和實(shí)施例僅被視為示例性的，本實(shí)用新型的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本實(shí)用新型并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本實(shí)用新型的范圍僅由所附的權(quán)利要求來(lái)限制。