[發明專利]一種用于風電機組低電壓穿越的Crowbar裝置及其控制方法

無效

• 申請號: 201210545334.8
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN102983592A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 張文朝
• 申請（專利權）人: 大連國通電氣有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02P9/10
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

技術領域

本發明涉及一種用于風電機組低電壓穿越的Crowbar裝置及其控制方法。

背景技術

隨著風電裝機容量的不斷增加，風機脫網事故頻繁發生，電監會主要針對“風電場機組的低電壓穿越能力檢測及改造情況和風電場接入系統后對當地電網影響”的全國風電安全檢查在2011年8月正式啟動。為了符合新國標的這一要求，已安裝運行的風電機組的低電壓穿越功能改造和新機組的低電壓穿越功能測試都集中行動起來。風電機組尤其是雙饋式風力發電機組的低電壓穿越功能因為其實現難度大，而且驗證困難，已經成為風電場關注的重點。雖然為了實現低電壓穿越，雙饋機組的各個零部件都需要進行改造，但其中難度最大的是雙饋變頻器的低電壓穿越能力的改造，因為雙饋變頻器額定容量小，通常只有機組容量的1/2～1/3，所以耐受電網電壓變化所產生的大的暫態電流的能力差，目前國內的應對方法多是采用Crowbar旁路的方法，即在檢測到因機端電壓跌落或恢復產生的大電流沖擊的時候，投入Crowbar，將轉子繞組短路，為轉子磁場能量和轉子電流提供消耗和續流的通道，避免暫態電流對變頻器的沖擊。比如專利申請號為201010266619.9的專利提出一種低電壓穿越的Crowbar電路，該Crowbar電路包括至少一套主晶閘管和由輔助晶閘管、電容和電抗器組成的輔助電路，主晶閘管和輔助電路一同實現Crowbar電路的開通和關斷；這種常規的有源Crowbar設計往往會導致電網電壓恢復期間變流器二次或者多次過流再投入Crowbar甚至無法切出，導致國標要求的無功支撐時間以及恢復功率時間無法保障；為了解決這個問題，專利號為201110267179.3的專利提出一種Crowbar結構，在電網電壓跌落時，根據電網跌落程度的不同，通過Crowbar電路裝置中IGBT分級投切不同數量的能耗電阻，來減小Crowbar裝置投入和切出時所吸收的無功，從而減小Crowbar裝置投入和切出時的無功波動，來實現風機的低電壓穿越功能；專利號為201110175899.7的專利提出的變電阻Crowbar結構，通過相應結構的變電阻Crowbar結構的并聯Crowbar結構算法或斬波Crowbar結構算法獲取Crowbar的控制信號，分別控制Crowbar的可控器件的開通和關斷，以改變Crowbar電阻的大小來實現風機的低電壓穿越功能，上述兩個專利雖然都采用不同的方法實現了改變泄放電阻大小來提升低電壓穿越的性能，但是所提出的Crowbar的構成都包含兩個或者兩個以上IGBT，甚至多個不控整流橋，結構比較復雜，同時因低電壓穿越跌落和恢復瞬間暫態電流非常大，因此Crowbar的IGBT的耐受電流能力必須較大，價格較貴，因此成本很高。

發明內容

本發明針對以上問題的提出，而研制一種結構簡單、節約成本的用于風電機組低電壓穿越的Crowbar裝置及其控制方法。

本發明的技術手段如下：

一種用于風電機組低電壓穿越的Crowbar裝置，包括：不控整流橋G、可控器件Q_S、可控器件Q_X和泄放電阻R_C；所述不控整流橋G輸入端連接雙饋異步發電機轉子側A、B、C三相；所述可控器件Q_S和可控器件Q_X串聯接在不控整流橋G的輸出端；所述泄放電阻R_C一端與可控器件Q_S和可控器件Q_X的相接點連接，另一端連接不控整流橋G的輸出正端或輸出負端；

進一步地，所述可控器件Q_S和可控器件Q_X分別為雙管IGBT模塊的上管和下管；

進一步地，所述可控器件Q_S的集電極和發射極分別連接不控整流橋G的輸出正端和可控器件Q_X的集電極；

進一步地，所述可控器件Q_X的發射極連接不控整流橋G的輸出負端；

一種用于風電機組低電壓穿越的Crowbar裝置的控制方法，包括如下步驟：

S1：Crowbar控制單元檢測直流母線電壓u_DC、三相轉子電流i_ra、i_rb、i_rc和泄放電阻R_C壓降u_RC，設定泄放電阻R_C一端與可控器件Q_S和可控器件Q_X的相接點連接，另一端連接不控整流橋G的輸出負端，執行S2；