[實用新型]低壓穿越型雙饋風力發電機變頻器

有效

• 申請號: 200920109488.6
• 申請日: 2009-06-24
• 公開（公告）號: CN201466745U
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 宋海濤
• 申請（專利權）人: 北京利德華福電氣技術有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 張愛群

技術領域

本實用新型涉及一種風力發電機變頻器，特別是一種執行快速、控制簡單、運行可靠、功耗較低且具備很強低電壓穿越能力的雙饋風力發電機變頻器。屬于風力發電設備技術領域。

背景技術

在傳統能源日漸萎縮的現在，全球掀起了開發可再生資源的熱潮。其中，風能成為當前新能源中最具產業化開發條件的佼佼者，也是我國未來數年內最具發展潛力的可再生清潔能源。截止2008年，我國風電裝機總容量達到1221萬千瓦，已占全球總裝機的10％，名列全球第四。僅2008年一年，我國新增風電裝機容量就達630萬千瓦，新增量位列全球第二，僅僅次于美國的838萬千瓦。然而，電力系統中風力發電裝機容量比例較大時，電力系統故障導致電壓跌落后，風電場切除會嚴重影響系統運行的穩定性，這就要求風電機組具備低電壓穿越能力，以保證故障條件下風電機組不間斷并網運行。風電技術較為先進的國家如德國、美國等根據電網實際運行狀況制定了風電并網導則，對接入電網的風電場提出了嚴格的技術要求。該技術要求一般包括無功電壓控制，有功電壓控制以及低電壓穿越能力等，其中風電機組的低電壓穿越能力是風電大規模并網運行必不可少的條件和要求，是在外部電網故障下風電機組具有不間斷運行能力的保證。

雙饋感應風力發電機組是目前國內外風電機組的主流機型。對于雙饋風電機組，電網發生故障導致網電壓跌落時，由于轉子和定子之間的耦合關系，急劇增加的定子電流將導致轉子電流的急劇增加。幾倍于轉子額定電流的實際電流使得轉子側逆變器迅速關閉。但由于轉子側逆變器續流二極管的作用，母線電壓會急劇增加。雖然現有的雙饋感應風力發電機系統均是背靠背的變頻器，但是故障期間依舊會出現逆變器直流母線電壓急劇升高的情況。過高的直流母線電壓將嚴重損害變頻器。

因此，在電網故障時，雙饋感應風力發電機組必須限制轉子過電流和直流過電壓，以免對轉子側變頻器造成損害。在大值瞬態故障下一般使用轉子電流旁通措施來保護發電機和變頻器。為了實現轉子電流旁通措施，現在多采用可控硅作為受控開關。使用可控硅的轉子電流旁通措施有如下缺陷：一方面可控硅器件不能實現受控關斷，因此其動作周期較全控器件長，制約了整個雙饋感應風力發電機組的控制效果的實現，甚至在應用中，為避免在重新啟動逆變器時可控硅處于導通狀態，需要檢測可控硅回路內電流是否為零，這樣既增加了保護措施實施的復雜性也減低了整個系統運行的可靠性。另一方面可控硅器件承受dv/dt能力有限，需要較多吸收電路，因而增加了設備功耗、增加了設備成本、加大了設備體積。

基于上述現有技術狀況，我們有必要設計一種全新結構的發電機變頻器，使其具有執行快速、控制簡單、運行可靠、功耗較低、低電壓穿越能力強等特點。

實用新型內容

本實用新型的實用新型目的在于解決現有技術中存在的問題，提供一種執行快速、控制簡單、運行可靠、功耗較低且具備很強低電壓穿越能力的雙饋風力發電機變頻器.

本實用新型的實用新型目的是通過下述技術方案予以實現的：

低壓穿越型雙饋風力發電機變頻器，包括：定子側并網開關KM0、轉子側變頻器105、中間直流環節106、網側變頻器107；風力發電機的定子101通過該定子側并網開關KM0接入電網；風力發電機的轉子102與所述轉子側變頻器105、中間直流環節106、網側變頻器107順序串聯接入電網；其特征在于：

所述中間直流環節106包括有直流電容C1和直流電壓檢測器TV1；所述直流電壓檢測器TV1并聯在該直流電容C1的兩端，用以檢測中間直流環節電壓；

在該變頻器中還設置有轉子電流旁通電路104；所述轉子電流旁通電路104由限流電阻200、三相不控整流器300、全控器件V?1順序串聯構成；所述限流電阻200端作為電流旁通電路104的接入端，并聯接入到所述轉子102與轉子側變頻器105之間；

所述直流電壓檢測器106與轉子電流旁通電路104信號連接，以控制全控器件V1開關。

所述全控器件V1可以采用絕緣柵雙極型功率管、集成門極換流晶閘管或可關斷晶閘管。

在所述全控器件V1的兩端并聯有吸收電路500。

在所述三相不控整流器300的兩端并聯有直流濾波器400。

所述吸收電路500和直流濾波器400可以采用A型電壓嵌位電路、B型電壓嵌位電路或C型電壓嵌位電路；

所述A型電壓嵌位電路由吸收二極管與吸收電阻并聯后再與吸收電容串聯構成；

所述B型電壓嵌位電路由吸收電阻與吸收電容串聯構成；

所述C型電壓嵌位電路由一個吸收電容構成。