[實用新型]雙饋風力發電系統的低電壓穿越控制裝置

有效

• 申請號: 201120384022.4
• 申請日: 2011-10-11
• 公開（公告）號: CN202276154U
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 譚國俊;鄧先明;甄文歡
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學;徐州中礦大傳動與自動化有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02P9/10;H02H9/02;H02H9/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐惠芬

技術領域

本實用新型涉及風力發電領域，尤其是一種雙饋風力發電系統的低電壓穿越控制裝置。

背景技術

近年來，隨著風力發電技術的發展，風力發電的裝機容量逐年上升，在電網出現故障導致電壓跌落后，如果風力發電機組都解列將會帶來電力系統的暫態不穩定，并可能導致局部甚至系統全面癱瘓。因此電力系統對風力發電場的運行提出了一系列的要求，包括電網故障穿越能力，即風機并網點電壓跌落時，風機能夠保持并網，甚至向電網提供一定的無功功率以支持電網電壓恢復，直到電網電壓恢復正常，從而“穿越”這個低電壓時間。

在雙饋型風力發電系統中，由于雙饋電機的定子直接與電網相連接，因此在電網電壓跌落時會導致其定子端電壓跌落，由于定子磁鏈不能突變，導致定子磁鏈中含有直流分量，不對稱電網電壓跌落還會出現負序分量。由于雙饋風力發電系統中的雙饋電機的并網運行轉速通常比較高，這一較高的轉速相對于定子磁鏈中的直流成分和負序成分而言，均具有較大的轉差率，從而在雙饋電機轉子電路中感生出較大的轉子電壓和轉子電流。轉子電路中較高的暫態電流量和電壓量對轉子變流器中半導體器件的安全運行構成了威脅，嚴重時會導致轉子側變流器保護電路動作甚至燒壞變流器。為了在電網故障期間，保護轉子側變流器，使雙饋風力發電機組具有低電壓穿越能力，商用雙饋風力發電機組大都裝有撬棒電路。

目前在低電壓穿越中使用的基于IGBT的撬棒保護電路存在缺陷：（1）容量較小不能適應大容量雙饋風力發電系統，（2）容易引起直流母線電壓過壓和二次過流等問題。

發明內容

技術問題：本實用新型的目的是克服已有技術中的不足之處，提供一種結構簡單、容量大、性能穩定、控制效果好的雙饋風力發電系統的低電壓穿越控制裝置。

技術方案：本實用新型的雙饋風力發電系統的低電壓穿越控制裝置，包括三相電網、雙饋電機轉子繞組、可逆功率變換器、撬棒保護電路、信號檢測電路和電機控制器，可逆功率變換器機側三相接線端與雙饋電機轉子繞組的三相接線端連接，可逆功率變換器網側三相接線端與三相電網連接；撬棒保護電路連接在雙饋電機轉子繞組和可逆功率變換器的連接線之間；所述可逆功率變換器、撬棒保護電路和信號檢測電路分別與電機控制器連接，其特征在于：所述的撬棒保護電路由三相不控橋式整流器、主釋放電路和輔助釋放電路組成，主釋放電路和輔助釋放電路并聯后與三相不控橋式整流器串連；主釋放電路和輔助釋放電路分別由續流二極管、絕緣柵雙極晶體管IGBT、電阻和電容構成，續流二極管的陽極與絕緣柵雙極晶體管IGBT的發射極連接，續流二極管的陰極與絕緣柵雙極晶體管IGBT的集電極連接，絕緣柵雙極晶體管IGBT與RCD吸收電路組成并聯電路，該并聯電路與釋放電阻串聯。

有益效果：本實用新型采用撬棒保護電路來實現對低電壓穿越的控制，撬棒保護電路由主釋放電路和輔助釋放電路并聯組成，可以釋放很大的暫態電流，本低電壓穿越裝置適用于大容量雙饋風力發電系統，它不容易損壞；在低電壓穿越期間，控制等效釋放電阻的阻值大小，一方面很好地保護了可逆功率變換器，另一方面縮短過渡過程時間加快了電網電壓恢復，同時有效防止了二次過流。因此，本實用新型的低電壓穿越裝置的穿越能力強、效果好。

本實用新型的主要優點如下：

1、本實用新型的低電壓穿越裝置中包括撬棒保護電路，撬棒保護電路中的主釋放電路和輔助釋放電路并聯工作，具備釋放大暫態電流的能力。因此，本低電壓穿越裝置能夠適用于大容量雙饋風力發電系統的低電壓穿越控制；

2、在低電壓穿越初期，撬棒保護電路中的主釋放電路和輔助釋放電路同時開通，并聯工作，等效釋放電阻小，可以很好地限制轉子繞組的最大峰值電壓，從而保護可逆功率變換器。在低電壓穿越后期，撬棒保護電路中的輔助放電路停止工作，主釋釋放電路繼續工作，等效釋放電阻大，可以縮短過渡過程時間，同時可以有效地防止二次過流；

3、撬棒保護電路中的吸收電路可以很好地抑制由于IGBT開關造成的過流和過壓，保護IGBT。

附圖說明

圖1為本實用新型的雙饋發電機低電壓穿越控制系統圖。

圖2為本實用新型的撬棒保護電路圖。