[實用新型]基于故障限流控制的雙饋風力發電機的低電壓穿越系統

有效

• 申請號: 201520732731.5
• 申請日: 2015-09-21
• 公開（公告）號: CN204905893U
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 呂艷玲;滕翀;陳文海;盧建強;馮曦;張婕
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 榮玲

技術領域

本實用新型涉及雙饋風力發電機系統及，具體涉及基于故障限流控制的雙饋風力發電機的低電壓穿越系統，屬于雙饋風力發電機技術領域。

背景技術

近些年來，隨著國家對新能源發電技術的愈加重視，風力發電成為現在非常熱門的新興產業。風力發電機有多種機型可供選擇，目前為止雙饋異步式和永磁直驅式在風電發展過程過逐步被選為主流的機型。目前雙饋異步風力發電機的關鍵性問題之一就是低電壓穿越技術。目前國內對低電壓穿越主要采用的是crowbar電路進行抑制，但其會帶來一系列的缺點。在電網電壓低的情況下強行將雙饋風力發電機變為籠型異步發電機，這樣從電網中吸收無功，不利于故障后電壓的恢復。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了解決現有的雙饋風力發電機系統在進行低電壓穿越時，電流變化幅度大，低電壓穿越效果差，并且不利于電壓恢復后系統的正常運行的問題。

本實用新型的技術方案是：基于故障限流控制的雙饋風力發電機的低電壓穿越系統，包括雙饋風力發電機和低電壓穿越裝置，所述低電壓穿越裝置包括故障限流器，故障限流器設在雙饋風力發電機和等效電網之間，所述故障限流器包括整流橋電路和分段切除電路，所述整流橋電路包括第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂，等效電網連接第一橋臂的中點，第三橋臂的中點連接雙饋風力發電機，所述分段切除電路并連接在第一橋臂的中點和第三橋臂的中點之間。

所述故障限流器的個數為三個，分別設在等效電網的三相輸出端上。這樣雖然橋式故障限流器個數增多了，但是可以提供給雙饋風力發電機應對不平衡電壓跌落的能力。例如只有A相電壓跌落，那么僅A相上面的橋式故障限制器投入運行，從而單獨抑制A相電壓的跌落而不影響B，C相電壓的正常。

所述整流橋電路的第一橋臂和第三橋臂的結構相同，第一橋臂包括串聯連接的兩個二極管。

所述第二橋臂包括第一開關管、儲能電感、第一電阻、第二電阻和第一續流二極管，第一開關管的發射極的集電極連接第一電阻的一端和第一續流二極管的正極，第一電阻的另一端連接儲能電感的一端，第一續流二極管的負極連接第二電阻的一端，所述儲能電感的另一端連接第二電阻的另一端，所述第二電阻的阻值大于第一電阻的阻值。儲能電感中儲存的能量通過第一電阻和第二電阻同時消耗其儲存的能量。由于第二電阻是一個相對很大的電阻，所以儲能電感中的能量很快就釋放出去，這種設計可以使故障限流電路的具有適應快速切換情況的能力。

所述分段投切電路包括第三電阻、第四電阻、第五電阻、第二開關管和第三開關管，第三電阻、第四電阻和第五電阻的阻值相同，所述第三電阻、第四電阻和第五電阻串聯后連接在整流電路的第一橋臂中點和第三橋臂中點之間，第二開關管并接在第四電阻的兩端，第三開關管并接在第五電阻的兩端。

所述基于故障限流控制的雙饋風力發電機的低電壓穿越系統包括網側變流器和轉子側變流器，低電壓穿越裝置包括制動斬波電路，所述網側變流器的一端連接等效電網，網側變流器的另一端連接轉子側變流器的一端，轉子側變流器的另一端連接雙饋風力發電機轉子繞組，制動斬波電路并接在網側變流器和轉子側變流器之間的直流母線的正負極之間，所述制動斬波電路包括第四開關管、第六電阻和第二續流二極管，所述第四開關管的集電極連接直流母線的正極，第四開關管的發射極通過第六電阻連接直流母線的負極，第二續流二極管并接在第六電阻的兩端。所述制動斬波電路可以保護直流母線電壓不會失控升高，制動斬波電路和故障限流器配合使用，當故障電流限制器在系統中投切時，有可能也造成對雙饋發電機的沖擊影響，通過采用制動斬波電路，不但可以限制直流母線電壓升高，同時也能有效地抑制故障電流限制器投入和切除過程中帶來的雙饋風力發電機大幅波動造成的沖擊，抑制電網電壓跌落造成的電機定轉子電流升高和直流母線電壓升高。

所述基于故障限流控制的雙饋風力發電機的低電壓穿越系統包括控制系統和電壓傳感器，所述電壓傳感器設在雙饋風力發電機的出口處，分別檢測A相B相C相電壓。控制系統判定每一相檢測到機端電壓跌落后的跌落范圍，根據不同的電壓跌落范圍利用相應的投入和切除方法進行低電壓穿越操作。

基于故障限流控制的雙饋風力發電機的低電壓穿越系統的低電壓穿越方法，包括：

電壓出現跌落時，第一開關管、第二開關管和第三開關管根據不同的電壓跌落范圍進行關斷，第三電阻、第四電阻和第五電阻組合分段投入；

電壓恢復正常時，第二開關管、第三開關管和第一開關管依次導通，將第四電阻、第五電阻和第三電阻依次切除。