一种适用于风电制氢储能系统并网的过压保护装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出一种适用于风电制氢储能系统并网的过压保护装置，该系统包括：包括检测与处理单元、多级串联变换单元、并网逆变单元、氢储能变换单元、风电变流器、过压保护单元；所述检测与处理单元，包括微处理器单元、PC机、电压检测单元和IR驱动单元；与传统技术相比，本实用新型专利技术可以实时检测变流器直流侧电压变化，并对其进行有效的过压保护，提出风电制氢并网的结构思路，通过氢储能对变流器直流侧进行过压保护，有效的实现了智能保护功能。

An overvoltage protection device suitable for grid connection of wind power hydrogen generation energy storage system

The utility model provides an overvoltage protection device for wind power hydrogen storage energy storage system. The system includes: detection and processing unit, multistage series conversion unit, grid inverter unit, hydrogen energy storage transformation unit, wind power converter, overvoltage protection unit, and the detection and processing unit, including microprocessors. Unit, PC, voltage detection unit and IR drive unit. Compared with the traditional technology, the utility model can detect the DC side voltage change of the converter in real time, and carry out effective overvoltage protection, put forward the structure of wind power hydrogen production and grid connection, through the hydrogen storage energy to the DC side of the converter to protect the DC side, effective realization Intelligent protection function.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于风电制氢储能系统并网的过压保护装置
本技术属于电力系统控制
，具体涉及一种适用于风电制氢储能系统并网的过压保护装置。
技术介绍
随着环境问题的突出和能源危机加剧，风力发电技术得到了突飞猛进的发展。由于风力资源的间接性、不稳定性以及无规律性，将导致风力发电产生的电能品质差，其高渗透率对电网冲击较大，在很多特殊情况下都会被迫弃风；为了解决风电并网中存在的“弃风”和电能质量不友好以及安全问题，采用风电制氢储能方式可以有效的调节风电并网问题。对于直驱型风电系统，当电网电压跌落时，网侧变流器为保持输出功率恒定，输出电流将会增大，当电流达到限流值时，输出功率受到了限制，此时风力机和发电机保持正常运行，发电机侧变流器保持其控制不变，则直流侧输入功率大于输出功率，而且变桨等调节措施通常响应较慢，造成变流器输入输出功率不平衡，导致直流侧电压上升，同样威胁到半导体变流器件的安全。对于直驱型风电系统发生过压故障时，不仅需要快速且可靠的线路保护对过压故障进行识别，也需要相应的处理措施和手段对故障后的过压进行有效的限制，以减少故障冲击电流对逆变站换流器件、直流线路及系统的损害。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提出一种适用于风电制氢储能系统并网的过压保护装置。一种适用于风电制氢储能系统并网的过压保护装置，包括检测与处理单元、多级串联变换单元、并网逆变单元、氢储能变换单元、风电变流器、过压保护单元；所述检测与处理单元，包括微处理器单元、PC机、电压检测单元和IR驱动单元；所述风电变流器的输入端和氢储能变换单元的输入端连接风电发电机，所述风电变流器与氢储能变换单元之间连接有过压保护单元，所述风电变流器的输出端和并网逆变单元的输出端连接电网，所述氢储能变换单元的输出端连接多级串联变换单元的输入端，所述多级串联变换单元的输出端连接并网逆变单元的输入端，所述微处理器单元与PC机相连，所述微处理器单元的输出端连接IR驱动单元的输入端，所述IR驱动单元的输出端连接过压保护单元的控制端和多级串联变换单元的控制端，所述电压检测单元的输入端连接风电变流器的输出端。所述多级串联变换单元，包括六个结构相同的变换器子单元：第一变换器子单元、第二变换器子单元、第三变换器子单元、第四变换器子单元、第五变换器子单元和第六变换器子单元；所述第一变换器子单元的第一输入端、第二变换器子单元的第一输入端、第三变换器子单元的第一输入端、第四变换器子单元的第一输入端、第五变换器子单元的第一输入端和第六变换器子单元的第一输入端连接第一直流母线，所述第一变换器子单元的第二输入端、第二变换器子单元的第二输入端、第三变换器子单元的第二输入端、第四变换器子单元的第二输入端、第五变换器子单元的第二输入端和第六变换器子单元的第二输入端连接第二直流母线，所述第一变换器子单元的控制端、第二变换器子单元的控制端、第三变换器子单元的控制端、第四变换器子单元的控制端、第五变换器子单元的控制端和第六变换器子单元的控制端连接IR驱动电路的输出端，所述第一变换子单元的第一输出端和第六变换子单元的第二输出端作为多级串联变换单元的输出端，所述第一变换器子单元的第二输出端连接第二变换器子单元的第一输出端，所述第二变换器子单元的第二输出端连接第三变换器子单元的第一输出端，所述第三变换器子单元的第二输出端连接所述第四变换器子单元的第一输出端，所述第四变换器子单元的第二输出端连接所述第五变换器子单元的第一输出端，所述第五变换器子单元的第二输出端连接所述第六变换器子单元的第一输出端；所述各变换器子单元，均包括：第一IGBT器件、第二IGBT器件、第三IGBT器件、第四IGBT器件、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第一电力场效应晶体管、第二电力场效应晶体管和互感器；所述第一IGBT器件的门极、第二IGBT器件的门极、第三IGBT器件的门极和第四IGBT器件的门极作为变换器子单元的控制端，所述第一IGBT器件的集电极连接第一二极管的负极、第一电容的一端、第三IGBT器件的集电极、第三二极管的负极和第三电容的一端，并作为变换器子单元的第一输入端，所述第一IGBT器件的发射极连接第一二极管的正极、第一电容的另一端、第二IGBT器件的集电极、第二二极管的负极、第二电容的一端和第二电感的一端，所述第二电感的另一端连接互感器的原边第二抽头，所述第二IGBT器件的发射极连接第二二极管的正极、第二电容的另一端、第四IGBT器件的发射极、第四二极管的正极和第四电容的一端，并作为变换器子单元的第二输入端，所述第四IGBT器件的集电极连接第四二极管的负极、第四电容的另一端、第五电容的一端和第三电感的一端，所述第三IGBT器件的发射极连接第三二极管的正极、第三电容的另一端、第五电容的一端和第一电感的一端，所述第一电感的另一端连接互感器的原边第一抽头，所述第二电感的另一端连接互感器的原边第二抽头，所述第三电容的另一端连接互感器的原边第三抽头，所述第一电力场效应晶体管的栅极和第二电力场效应晶体管的栅极连接IR驱动电路的输出端，所述第一电力场效应晶体管的源极连接互感器的副边第一抽头和第五二极管的正极，所述第一电力场效应晶体管的漏极连接第四电感的一端、第五二极管的负极、第六二极管的负极和第二电力场效应晶体管的源极，所述第二电力场效应晶体管的漏极连接第六二极管的正极和互感器的副边第三抽头，所述互感器的副边第二抽头连接第六电容的一端，并作为该变换器子单元的第二输出端，所述第四电感的另一端连接第六电容的另一端，并作为该变换器子单元的第一输出端。所述并网逆变单元，包括第三电力场效应晶体管、第四电力场效应晶体管、第五电力场效应晶体管、第六电力场效应晶体管、第七电力场效应晶体管、第八电力场效应晶体管、第一缓冲电阻、第二缓冲电阻、第三缓冲电阻、第四缓冲电阻、第五缓冲电阻、第六缓冲电阻、第七缓冲电阻、第八缓冲电阻、第九缓冲电阻、第十缓冲电阻、第十一缓冲电阻、第十二缓冲电阻、第一逆导晶闸管、第二逆导晶闸管、第三逆导晶闸管、第四逆导晶闸管、第五逆导晶闸管、第六逆导晶闸管和第七电容；所述第七电容的一端连接第三电力场效应晶体管的漏极、第一逆导晶闸管的负极、第四电力场效应晶体管的漏极、第二逆导晶闸管的负极、第五电力场效应晶体管的漏极和第三逆导晶闸管的负极，并作为并网逆变单元的第一输入端，所述第三电力场效应晶体管的栅极连接第一缓冲电阻的一端和第二缓冲电阻的一端，所述第一缓冲电阻的另一端连接IR驱动电路的输出端，所述第二缓冲电阻的另一端连接第三电力场效应晶体管的源极、第六电力场效应晶体管的漏极和第四逆导晶闸管的负极，并作为并网逆变单元的第一输出端，所述第四电力场效应晶体管的栅极连接第三缓冲电阻的一端和第四缓冲电阻的一端，所述第三缓冲电阻的另一端连接IR驱动电路的输出端，所述第四缓冲电阻的另一端连接第四电力场效应晶体管的源极、第七电力场效应晶体管的漏极和第五逆导晶闸管的负极，并作为并网逆变单元的第二输出端，所述第五电力场效应晶体管的栅极连接第五缓冲电阻的一端和第六缓冲电阻的一端，所述第五缓冲电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于风电制氢储能系统并网的过压保护装置，其特征在于，包括检测与处理单元、多级串联变换单元、并网逆变单元、氢储能变换单元、风电变流器、过压保护单元；所述检测与处理单元，包括微处理器单元、PC机、电压检测单元和IR驱动单元；所述风电变流器的输入端和氢储能变换单元的输入端连接风电发电机，所述风电变流器与氢储能变换单元之间连接有过压保护单元，所述风电变流器的输出端和并网逆变单元的输出端连接电网，所述氢储能变换单元的输出端连接多级串联变换单元的输入端，所述多级串联变换单元的输出端连接并网逆变单元的输入端，所述微处理器单元与PC机相连，所述微处理器单元的输出端连接IR驱动单元的输入端，所述IR驱动单元的输出端连接过压保护单元的控制端和多级串联变换单元的控制端，所述电压检测单元的输入端连接风电变流器的输出端。

【技术特征摘要】
1.一种适用于风电制氢储能系统并网的过压保护装置，其特征在于，包括检测与处理单元、多级串联变换单元、并网逆变单元、氢储能变换单元、风电变流器、过压保护单元；所述检测与处理单元，包括微处理器单元、PC机、电压检测单元和IR驱动单元；所述风电变流器的输入端和氢储能变换单元的输入端连接风电发电机，所述风电变流器与氢储能变换单元之间连接有过压保护单元，所述风电变流器的输出端和并网逆变单元的输出端连接电网，所述氢储能变换单元的输出端连接多级串联变换单元的输入端，所述多级串联变换单元的输出端连接并网逆变单元的输入端，所述微处理器单元与PC机相连，所述微处理器单元的输出端连接IR驱动单元的输入端，所述IR驱动单元的输出端连接过压保护单元的控制端和多级串联变换单元的控制端，所述电压检测单元的输入端连接风电变流器的输出端。2.根据权利要求1所述的适用于风电制氢储能系统并网的过压保护装置，其特征在于，所述多级串联变换单元，包括六个结构相同的变换器子单元：第一变换器子单元、第二变换器子单元、第三变换器子单元、第四变换器子单元、第五变换器子单元和第六变换器子单元；所述第一变换器子单元的第一输入端、第二变换器子单元的第一输入端、第三变换器子单元的第一输入端、第四变换器子单元的第一输入端、第五变换器子单元的第一输入端和第六变换器子单元的第一输入端连接第一直流母线，所述第一变换器子单元的第二输入端、第二变换器子单元的第二输入端、第三变换器子单元的第二输入端、第四变换器子单元的第二输入端、第五变换器子单元的第二输入端和第六变换器子单元的第二输入端连接第二直流母线，所述第一变换器子单元的控制端、第二变换器子单元的控制端、第三变换器子单元的控制端、第四变换器子单元的控制端、第五变换器子单元的控制端和第六变换器子单元的控制端连接IR驱动电路的输出端，所述第一变换器子单元的第一输出端和第六变换器子单元的第二输出端作为多级串联变换单元的输出端，所述第一变换器子单元的第二输出端连接第二变换器子单元的第一输出端，所述第二变换器子单元的第二输出端连接第三变换器子单元的第一输出端，所述第三变换器子单元的第二输出端连接所述第四变换器子单元的第一输出端，所述第四变换器子单元的第二输出端连接所述第五变换器子单元的第一输出端，所述第五变换器子单元的第二输出端连接所述第六变换器子单元的第一输出端；所述各变换器子单元，均包括：第一IGBT器件、第二IGBT器件、第三IGBT器件、第四IGBT器件、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第一电力场效应晶体管、第二电力场效应晶体管和互感器；所述第一IGBT器件的门极、第二IGBT器件的门极、第三IGBT器件的门极和第四IGBT器件的门极作为变换器子单元的控制端，所述第一IGBT器件的集电极连接第一二极管的负极、第一电容的一端、第三IGBT器件的集电极、第三二极管的负极和第三电容的一端，并作为变换器子单元的第一输入端，所述第一IGBT器件的发射极连接第一二极管的正极、第一电容的另一端、第二IGBT器件的集电极、第二二极管的负极、第二电容的一端和第二电感的一端，所述第二电感的另一端连接互感器的原边第二抽头，所述第二IGBT器件的发射极连接第二二极管的正极、第二电容的另一端、第四IGBT器件的发射极、第四二极管的正极和第四电容的一端，并作为变换器子单元的第二输入端，所述第四IGBT器件的集电极连接第四二极管的负极、第四电容的另一端、第五电容的一端和第三电感的一端，所述第三IGBT器件的发射极连接第三二极管的正极、第三电容的另一端、第五电容的一端和第一电感的一端，所述第一电感的另一端连接互感器的原边第一抽头，所述第二电感的另一端连接互感器的原边第二抽头，所述第三电容的另一端连接互感器的原边第三抽头，所述第一电力场效应晶体管的栅极和第二电力场效应晶体管的栅极连接IR驱动电路的输出端，所述第一电力场效应晶体管的源极连接互感器的副边第一抽头和第五二极管的正极，所述第一电力场效应晶体管的漏极连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘一涛，高靖，易伟，张楠，张树利，王征，姜涛，李剑锋，郭尚民，张泽宇，朱赫炎，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司，国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院，沈阳工业大学，
类型：新型
国别省市：辽宁,21