[發明專利]一種變流器中放電電阻的選型方法及其應用

有效

• 申請號: 201410442856.4
• 申請日: 2014-09-02
• 公開（公告）號: CN104158409B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 賈紅福;阮景鋒
• 申請（專利權）人: 北京天源科創風電技術有限責任公司
• 主分類號: H02M5/44
• 分類號: H02M5/44
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所11303
• 代理人: 劉晶婷

技術領域

本發明涉及變流器放電電路設計領域，特別是涉及一種變流器的放電電路、該電路中放電電阻的選型方法及其在直驅型風電機組中的應用。

背景技術

隨著風力發電變流技術的發展，滋生了一種新型的能量轉化設備即變流器，變流器應用的前景廣闊，無論在風力發電領域還是其它工業控制領域，都要求變流器具備很好的可靠性，特別是變流器的放電核心部件——放電電阻的可靠性關乎風力發電設備的安全運行。在變流器剛脫開電網時，變流器支撐電容的端子間存在一定的高電壓，如果變流器中沒有設置放電電阻，若運維人員接觸，就會遭受觸電危險；如果變流器中設置放電電阻，放電電阻可以使退出運行狀態的電容器接線端子上的剩余電壓在較短的時間內(15S)降至50V以下。但如果放電電阻參數的選擇不正確或使用不當會導致支撐電容的使用壽命下降或導致事故發生。因此，對變流器內部的放電回路設計與電阻選型至關重要。

按照變流器的拓撲結構分為三相三線制系統與三相四線制系統，三相三線制系統中不帶有中性線，三相四線制帶有中性線。目前，應用于風力發電機組的變流器的拓撲結構均采用三相三線制系統，為了達到放電要求，三相三線制系統的放電回路需要連接一只放電電阻，該放電電阻通過接觸器連接至正負母線，當風電機組進行維護或故障停機時，通過放電電阻完成母線電壓的釋放。但因為放電回路直接連接到正負母線，變流器正常運行時母線電壓約為1050V/DC，變流器故障停機時將1050V/DC母線電壓施加到放電回路，因此容易導致放電回路中的接觸器、放電電阻的絕緣不足，從而產生拉弧放電等現象，最終導致接觸器與放電電阻的使用壽命下降，并且此放電回路中需要使用價格昂貴的直流接觸器和高絕緣要求的金屬膜電阻，導致系統的高額生產成本。

由此可見，上述現有的風力發電機組變流器中放電回路的設計和放電電阻的選型上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。如何能創設一種安全可靠的能使變流器中正、負母線電壓快速釋放的變流器及其中放電電阻的選型方法，成為當前業界極需改進的目標。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種具有能使母線電壓快速安全降低的放電電路的變流器，使變流器中放電電阻和接觸器的選型放寬、成本降低，從而克服現有的變流器中放電電路的不足。

為解決上述技術問題，本發明提供一種變流器，包括用于釋放正、負母線電壓的放電電路，在所述變流器的正、負母線之間設置中性線并接地，在正母線與中性線形成的正母線放電回路以及負母線與中性線形成的負母線放電回路上分別設有母線支撐電容、接觸器和放電電阻。

進一步改進，所述接觸器為采用主觸點串聯的交流接觸器。

進一步改進，所述放電電阻為波紋放電電阻。

本發明還要解決的技術問題是提供一種上述變流器中放電電阻的選型方法，其能使變流器中放電電阻的選型可靠準確，從而克服現有的變流器中放電電阻選型的不足。

為解決上述技術問題，本發明提供一種上述變流器中放電電阻的選型方法，通過變流器的放電初始電壓U₀、預設的安全電壓U_c、母線支撐電容的電容量C、降到安全電壓的放電時間t_總、預達到平均電流的時間t_av和理論計算得出的放電電阻值R、電阻平均功率P_av、放電沖擊電流i_max、放電沖擊功率P_max值以及結合變流器的額定電壓值選擇放電電阻，其中，所述的計算步驟為：

(1)根據放電初始電壓U₀、預設的安全電壓U_c、放電時間t_總以及公式計算得出放電時間常數τ；

(2)再根據放電時間常數τ和所述變流器中母線支撐電容的電容量C以及公式τ＝RC，計算得出放電電阻值R；

(3)根據放電初始電壓U₀、放電電阻值R、放電時間常數τ以及公式再代入預達到平均電流的時間t_av，計算得到平均電流i_av；

(4)通過平均電流i_av和放電電阻值R，計算得出電阻平均功率P_av；

(5)通過放電初始電壓U₀、放電電阻值R，計算得出放電沖擊電流i_max；

(6)通過放電沖擊電流i_max、放電電阻值R,計算得出放電沖擊功率P_max。