基于故障限流控制的双馈风力发电机系统及低电压穿越方法，它涉及一种双馈风力发电机系统及其低电压穿越方法。本发明专利技术的目的是为了解决现有的双馈风力发电机系统在进行低电压穿越时，电流变化幅度大，低电压穿越效果差，并且不利于电压恢复后系统的正常运行的问题。本发明专利技术包括双馈风力发电机故障限流器，故障限流器设在等效电网与双馈风力发电机定子之间，故障限流器包括整流桥电路和分段投切电路，整流桥电路包括第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂，等效电网连接接第一桥臂的中点，第三桥臂的中点连接双馈风力发电机，分段投切电路连接在第一桥臂的中点和第三桥臂的中点之间。本发明专利技术具有更好的低电压穿越性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及双馈风力发电机系统及其低电压穿越方法，具体设及基于故障限流控 制的双馈风力发电机系统及其低电压穿越方法，属于双馈风力发电机
技术介绍
近些年来，随着国家对新能源发电技术的愈加重视，风力发电成为现在非常热口 的新兴产业。风力发电机有多种机型可供选择，目前为止双馈异步式和永磁直驱式在风电 发展过程过逐步被选为主流的机型。目前双馈异步风力发电机的关键性问题之一就是低电 压穿越技术。目前国内对低电压穿越主要采用的是crowbar电路进行抑制，但其会带来一 系列的缺点。在电网电压低的情况下强行将双馈风力发电机变为笼型异步发电机，运样从 电网中吸收无功，不利于故障后电压的恢复。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的双馈风力发电机系统在进行低电压穿越时，电流 变化幅度大，低电压穿越效果差，并且不利于电压恢复后系统的正常运行的问题。 本专利技术的技术方案是：基于故障限流控制的双馈风力发电机系统，包括双馈风力 发电机和低电压穿越装置，所述低电压穿越装置包括故障限流器，双馈风力发电机的定子 与等效电网之间设有网侧电感，故障限流器设在网侧电感与双馈风力发电机之间，所述故 障限流器包括整流桥电路和分段投切电路，所述整流桥电路包括第一桥臂、第二桥臂和第 =桥臂，等效电网连接第一桥臂的中点，第=桥臂的中点连接双馈风力发电机，所述分段投 切电路连接在第一桥臂的中点和第=桥臂的中点之间。 所述故障限流器的个数为=个，分别设在等效电网和双馈风力发电机的=相连接 处。运样虽然桥式故障限流器个数增多了，但是可W提供给双馈风力发电机应对不平衡电 压跌落的能力。例如只有A相电压跌落，那么仅A相上面的桥式故障限制器投入运行，从而 单独抑制A相电压的跌落而不影响B，C相电压的正常。 所述整流桥电路的第一桥臂和第=桥臂的结构相同，第一桥臂包括串联连接的两 个二极管。 所述第二桥臂包括第一开关管、储能电感、第一电阻、第二电阻和第一续流二极 管，第一开关管的发射极的集电极连接第一电阻的一端和第一续流二极管的正极，第一电 阻的另一端连接储能电感的一端，第一续流二极管的负极连接第二电阻的一端，所述储能 电感的另一端连接第二电阻的另一端，所述第一电阻为小电阻，第二电阻为大电阻，所述 第二电阻的阻值根据低电压穿越过程中的投切速度快慢进行确定，投切速度越快，第二电 阻的阻值越大。储能电感中储存的能量通过第一电阻和第二电阻同时消耗其储存的能量。 由于第二电阻是一个相对很大的电阻，所W储能电感中的能量很快就释放出去，运种设计 可W使故障限流电路的具有适应快速切换情况的能力。 所述分段投切电路包括第=电阻、第四电阻、第五电阻、第二开关管和第=开关 管，第=电阻、第四电阻和第五电阻的阻值相同，所述第=电阻、第四电阻和第五电阻串联 后连接在整流电路的第一桥臂中点和第=桥臂中点之间，第二开关管并接在第四电阻的两 端，第=开关管并接在第五电阻的两端，将电阻根据不同跌落情况下投入起到抑制定子电 流升高的作用，将电阻分段切除防止对电机造成过大的扰动。 所述基于故障限流控制的双馈风力发电机系统包括网侧变流器和转子侧变流器， 低电压穿越装置包括制动斩波电路，所述网侧变流器的一端通过网侧电感连接等效电网， 网侧变流器的另一端连接转子侧变流器，转子侧变流器的另一端连接双馈风力发电机的转 子绕组，制动斩波电路并接在网侧变流器和转子侧变流器之间的直流母线的正负极之间， 所述制动斩波电路包括第四开关管、第六电阻和第二续流二极管，所述第四开关管的集电 极连接直流母线的正极，第四开关管的发射极通过第六电阻连接直流母线的负极，第二续 流二极管并接在第六电阻的两端。所述制动斩波电路可W保护直流母线电压不会失控升 高，制动斩波电路和故障限流器配合使用，当故障电流限制器在系统中投切时，有可能也造 成对双馈发电机的冲击影响，通过采用制动斩波电路，不但可W限制直流母线电压升高，同 时也能有效地抑制故障电流限制器投入和切除过程中带来的双馈风力发电机大幅波动造 成的冲击，抑制电网电压跌落造成的电机定转子电流升高和直流母线电压升高。 所述基于故障限流控制的双馈风力发电机系统包括控制系统和电压传感器，所述 电压传感器设在双馈风力发电机的出口处，分别检测A相B相C相电压。控制系统判定每 一相检测到机端电压跌落后的跌落范围，根据不同的电压跌落范围利用相应的投入和切除 方法进行低电压穿越操作。 W11] 基于故障限流控制的双馈风力发电机系统的低电压穿越方法，包括： 电压出现跌落时，第一开关管、第二开关管和第=开关管根据不同的电压跌落范 围进行关断，第=电阻、第四电阻和第五电阻组合分段投入； 电压恢复正常时，第二开关管、第=开关管和第一开关管依次导通，将第四电阻、 第五电阻和第=电阻依次切除。 所述电压跌落范围在30% -50%内，故障发生时刻：第二开关管和第=开关管同 时导通，同时第一开关管关断，第二桥臂电流路径关断，第=电阻投入，电流改走第=电阻 路径；故障结束之后，第一开关管导通，第二开关管和第=开关管关断，电流改走第二桥臂 部分，恢复正常运行状态； 电压跌落范围在50% -70%时，检测到故障发生时刻：第一开关管关断的同时，第 二开关管关断，第=开关管导通，第二桥臂部分切除，第=电阻和第四电阻投入；故障结束 之后：首先第二开关管导通，第四电阻切除。然后第一开关管导通，电流改走第二桥臂部分， 恢复正常运行状态； 电压跌落范围在70% -90%时，检测到故障发生时：第一开关管关断的同时，第二 开关管和第=开关管同时关断，第二桥臂切除，第=电阻、第四电阻和第五电阻投入；故障 结束之后：首先第=开关管导通，第五电阻被切除。其次第二开关管导通，第四电阻也被切 除。最后第一开关管导通，电流改走第二桥臂部分，恢复正常运行状态； 所述基于故障限流控制的双馈风力发电机系统进行投切过程时间差在3ms-6ms 之间。电压跌落发生时，发电机的电流调节过程大约能引起一个Ims的延时。本专利技术的分 段投切过程的切换时间在3ms-6ms之间，能达到分段切除的实际目的。若切除时间间隔小 于1ms，在电机并没有做出响应就会继续下一次切除，此时对电机来说，过快的切除小电阻 仍相当于一下切除了一个大电阻；若切除时间间隔大于6ms，则系统总的切除时间就过长， 当系统电压已经恢复正常了，机端电阻又切除过慢，会造成机端电压长时间高于额定电压， 产生新的故障。 所述分段投切电路的等效电阻的确定方法为： 阳02引式中：.亥是发电机出口变压器的容量，V是发电机出口电压，Rk是分段投切电路的 等效电阻。 本专利技术与现有技术相比具有W下效果：故障限流器作为一种有效的技术措施，能 够限制电网的短路容量，从而极大地减轻断路器等各种高压电气设备的动、热稳定负担，提 高其动作可靠性和使用寿命，保证电网的安全与稳定运行。另一方面，由于限制了短路容 量，有可能显著降低对电网中各种电气设备，如变压器、断路器、互感器等，W及电网结构 的设计容量要求，大大节省投资。本专利技术的故障限流器限制故障电流并且有效拉高电机定 子侧电压，具有更好的低电压穿越性能。【附图说明】 图1，本专利技术的整体结构示意图； 阳0巧]图2,本专利技术故障限流器的电路原理图； 本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于故障限流控制的双馈风力发电机系统，包括双馈风力发电机和低电压穿越装置，其特征在于：所述低电压穿越装置包括故障限流器，双馈风力发电机的定子与等效电网之间设有网侧电感，故障限流器设在网侧电感与双馈风力发电机之间，所述故障限流器包括整流桥电路和分段投切电路，所述整流桥电路包括第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂，等效电网连接第一桥臂的中点，第三桥臂的中点连接双馈风力发电机，所述分段投切电路连接在第一桥臂的中点和第三桥臂的中点之间。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吕艳玲，滕翀，陈文海，卢建强，冯曦，张婕，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。