[實用新型]風力發電機組故障穿越裝置

有效

• 申請號: 201420732528.3
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN204179684U
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 艾斯卡爾;王海龍;喬元;黃遠彥
• 申請（專利權）人: 北京天誠同創電氣有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 北京金律言科知識產權代理事務所(普通合伙) 11461
• 代理人: 逯博;楊移

技術領域

本實用新型涉及風力發電技術，尤其涉及一種風力發電機組故障穿越裝置。

背景技術

隨著常規化石能源供應不確定性問題、環保問題和節能減排形勢的日益嚴峻，綠色可再生能源越來越受到重視，尤其在中國，風電、光伏發電等可再生綠色能源發展迅速，其中，我過風電裝機量的增長極為迅速。

隨著風力發電規模的逐步增大，各國電網部門也在不斷更新各自對風電場的電力接入技術要求，其中，風電場/風電機組高電壓穿越(HVRT，High?Voltage?Ride?Through)能力和低電壓穿越(LVRT，Ligh?Voltage?Ride?Through)能力問題作為近期被公認為是最具挑戰性的一項重要的技術要求逐漸變成研究/輿論熱點。

就目前來看，實現直驅永磁風力發電機組單機的高電壓穿越能力和低電壓穿越能力主要有兩類技術方案：1)通過直流側斬波電路(Chopper電路)實現，2)借助其他輔助設備，如儲能裝置、機端專用變流器等外加設備。其中，直流側斬波電路更常用，但是，由于各個國家的高/低電壓穿越能力的要求各不相同，例如，電壓適用范圍差異大(例如，中國對低電壓穿越的電壓適用范圍為≥66kV，而美國為≥115kV)、電壓變化水平差異大、低電壓穿越的持續時間長短差異大、故障恢復時間不一致以及高電壓穿越的持續時間和幅值范圍差異大等，如果要用一種/一個斬波電路配置來滿足這樣的市場區域的并網要求，則斬波電路成本會非常高。

實用新型內容

本實用新型的實施例提供一種風力發電機組故障穿越裝置，在電網側電壓的抬升或下陷時，實現將直流環節的電壓控制在可承受范圍之內，進而實現風力發電機組的高電壓穿越功能或者低電壓穿越功能。

為達到上述目的，本實用新型的實施例采用如下技術方案：

一種風力發電機組故障穿越裝置，所述裝置包括機側變流器、網側變流器、直流母線電容以及直流側斬波電路模塊；其中，所述直流側斬波電路模塊包括多個斬波電路單元，所述多個斬波電路單元設置在機側變流器3和網側變流器6之間，并且與所述直流母線電容并聯。

進一步地，每個所述斬波電路單元包括IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)功率單元和至少一個卸荷電阻。

進一步地，所述IGBT功率單元包括2個IGBT。

進一步地，所述裝置還包括電壓/電流監測電路和運行模式控制電路，所述電壓/電流監測電路與并網點連接，用于檢測電網側的實測三相電壓U_abc、實測三相電流I_abc和實測直流母線電壓U_dc；

所述運行模式控制電路連接在所述電壓/電流監測電路以及所述直流斬波電路模塊之間，用于根據所述實測三相電壓U_abc和所述實測直流母線電壓U_dc對所述并網點的運行模式進行判斷，確定所述并網點處于高電壓運行模式、正常運行模式或低電壓運行模式，并根據確定的所述并網點的運行模式和實測三相電壓U_abc、實測三相電流I_abc以及實測直流母線電壓U_dc向所述直流側斬波電路模塊發送控制指令。

本實用新型實施例提供的風力發電機組故障穿越裝置，通過對變流器中的直流側斬波電路的模塊化設計，根據不同的并網要求相應地增加直流側斬波電路單元的個數，不僅能夠在高/低電壓穿越狀態下進行合理的能量轉移或消耗，滿足不同并網要求，且降低硬件成本。

附圖說明

圖1為本實用新型的實施例的包含直流側斬波電路模塊的永磁直驅風力發電系統主回路拓撲結構圖。

圖2為本實用新型的實施例的風力發電機組故障穿越裝置的控制結構示意圖。

圖3為本實用新型的實施例的基于直流側斬波電路模塊的風力發電系統在故障穿越運行狀態下的能量平衡關系示意圖。

附圖標號說明：

1-風力發電機；2-發電機側斷路器；3-機側變流器；4-直流母線電容；5-直流側斬波電路模塊；6-網側變流器；7-電網側斷路器；8-電網側升壓變壓器；9-升壓變壓器高壓側開關；10-風電場電網；11-電壓/電流監測電路；12-運行模式控制電路。

具體實施方式

從理論上分析，在風力發電機組正常運行狀態下，風力發電機組主回路功率平衡方程式如(1)式(變流器功率損耗較小，在此可忽略不計)所示：