过压抑制装置、风电变流器及风力发电机组制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种过压抑制装置、风电变流器及风力发电机组。所述过压抑制装置包括：顺序布置的有源钳位电路、能量泄放电路和瞬态电压钳位电路，其中，有源钳位电路的第一输入端和第二输入端分别连接到正直流母线和负直流母线，有源钳位电路的输出端连接到能量泄放电路的控制端；能量泄放电路的第一输入端和第二输入端分别连接到正直流母线和负直流母线，能量泄放电路的输出端连接到瞬态电压钳位电路的一端；瞬态电压钳位电路的另一端连接到负直流母线。根据所述过压抑制装置、风电变流器及风力发电机组，通过无电容的设计，能够进行能量泄放，对绝缘栅双极型晶体管进行保护，同时使得成本降低，体积减小，响应变快。

Overvoltage suppression device, wind power converter and wind turbine

【技术实现步骤摘要】
过压抑制装置、风电变流器及风力发电机组
本技术涉及电子电力
更具体地，本技术涉及一种过压抑制装置、风电变流器及风力发电机组。
技术介绍
目前随着电力电子器件的广泛应用，产生了一些电压上升率非常高的过压工况，在某些极端工况下，电压在几微秒内迅速上升到超过系统允许的额定电压，如果不采用特殊的抑制电路，就会造成设备的过压损坏，目前对于过压抑制的电路主要是通过电容来进行电压上升率的抑制然后通过软件来控制绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTranslator，简称IGBT)导通，利用电阻进行能量泄放来降低电压，如示出现有的过压抑制电路的示例的图1所示。现有的技术方案需要通过电压测量来驱动绝缘栅双极型晶体管导通，时间长，为了抑制电压过快的上升速率，必须增加容值很大的直流支撑电容，造成了成本高，体积大，响应时间慢。瞬态抑制(TransientVoltageSuppressors，简称TVS)二极管是二极管中的一种，在正向应用条件下瞬态抑制二极管与普通二极管相同，在反向应用条件下，当承受一个高能量的瞬时过压脉冲时，瞬态抑制二极管工作阻抗能立即从高阻抗降至很低的导通值，允许大电流通过，并将电压箝制到预定水平，当电压降低到阈值时，瞬态抑制二极管会恢复高阻抗状态。绝缘栅双极型晶体管是由双极型三极管和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动功率半导体器件，具有绝缘栅型场效应管的高输入阻抗和双极型三极管的低导通压降两方面优点。
技术实现思路
本技术的示例性实施例在于提供一种过压抑制装置、风电变流器及风力发电机组，以解决现有的技术方案需要通过电压测量来驱动绝缘栅双极型晶体管导通，为了抑制电压过快的上升速率，必须增加容值很大的直流支撑电容，造成了成本高、体积大、响应时间长等问题。根据本技术的示例性实施例，提供一种过压抑制装置，包括：顺序布置的有源钳位电路、能量泄放电路和瞬态电压钳位电路，其中，所述有源钳位电路的第一输入端和第二输入端分别连接到正直流母线和负直流母线，所述有源钳位电路的输出端连接到所述能量泄放电路的控制端；所述能量泄放电路的第一输入端和第二输入端分别连接到所述正直流母线和所述负直流母线，所述能量泄放电路的输出端连接到所述瞬态电压钳位电路的一端；所述瞬态电压钳位电路的另一端连接到所述负直流母线。可选地，所述有源钳位电路包括第一瞬态抑制二极管、第一电阻器、第二瞬态抑制二极管和第二电阻器，其中，所述第一瞬态抑制二极管的阴极连接到所述正直流母线，所述第一瞬态抑制二极管的阳极经由第一电阻器连接到所述有源钳位电路的输出端，所述第二瞬态抑制二极管的阳极连接到所述负直流母线，所述第二瞬态抑制二极管的阴极连接到所述有源钳位电路的输出端，所述第二电阻器与所述第二瞬态抑制二极管并联连接。可选地，所述能量泄放电路包括绝缘栅双极型晶体管和第三电阻器，其中，所述第三电阻器的一端连接到所述正直流母线，所述第三电阻器的另一端连接到所述能量泄放电路的输出端，所述绝缘栅双极型晶体管的发射极连接到所述负直流母线，所述绝缘栅双极型晶体管的集电极连接到所述能量泄放电路的输出端，所述绝缘栅双极型晶体管的门极连接到所述能量泄放电路的控制端。可选地，所述瞬态电压钳位电路包括第三瞬态抑制二极管，其中，所述第三瞬态抑制二极管的阴极连接到所述能量泄放电路的输出端，所述第三瞬态抑制二极管的阳极连接到所述负直流母线。可选地，所述第二电阻器的电阻值大于所述第一电阻器的电阻值。可选地，所述第三瞬态抑制二极管的击穿电压高于所述第一瞬态抑制二极管的击穿电压。根据本技术的示例性实施例，提供一种风电变流器，所述风电变流器包括如上所述的过压抑制装置。根据本技术的示例性实施例，提供一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括如上所述的风电变流器。根据本技术示例性实施例的过压抑制装置，当电压上升率非常高时，通过无电容的设计，能够通过有源钳位技术控制绝缘栅双极型晶体管来进行能量泄放，并且还通过瞬态电压箝位电路限制绝缘栅双极型晶体管两端的电压对绝缘栅双极型晶体管进行保护，在绝缘栅双极型晶体管动作时保护电路并且能够及时退出，不影响绝缘栅双极型晶体管的正常运行。将在接下来的描述中部分阐述本技术总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本技术总体构思的实施而得知。附图说明通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的描述，本技术示例性实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：图1示出现有的过压抑制电路的示例；图2示出根据本技术示例性实施例的过压抑制装置的框图；和图3示出根据本技术示例性实施例的过压抑制装置的电路图。具体实施方式现将详细参照本技术的示例性实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本技术。图2示出根据本技术示例性实施例的过压抑制装置的框图。参照图2，过压抑制装置包括：顺序布置的有源钳位电路10、能量泄放电路20和瞬态电压钳位电路30。有源钳位电路10的第一输入端和第二输入端分别连接到正直流母线和负直流母线，有源钳位电路10的输出端连接到能量泄放电路20的控制端。能量泄放电路20的第一输入端和第二输入端分别连接到正直流母线和负直流母线，能量泄放电路20的输出端连接到瞬态电压钳位电路30的一端。瞬态电压钳位电路30的另一端连接到负直流母线。有源钳位电路10用于根据直流母线电压来控制能量泄放电路20的导通和关断。作为示例，有源钳位电路10可包括两个瞬态抑制二极管和两个电阻器。能量泄放电路20用于当直流母线电压高于预定电压时进行能量泄放。作为示例，能量泄放电路20可包括一个绝缘栅双极型晶体管和一个电阻器。瞬态电压箝位电路30用于当母线电压的电压上升率高于预定值时，在能量泄放电路20导通之前对能量泄放电路20的电压进行箝位。作为示例，瞬态电压钳位电路30可包括一个瞬态抑制二极管。图3示出根据本技术示例性实施例的过压抑制装置的电路图。如图3所示，作为示例，有源钳位电路10可包括：第一瞬态抑制二极管101、第一电阻器102、第二瞬态抑制二极管103和第二电阻器104。第一瞬态抑制二极管101的阴极(即，K极)连接到正直流母线，第一瞬态抑制二极管的阳极101(即，A极)经由第一电阻器102连接到有源钳位电路10的输出端，第二瞬态抑制二极管103的阳极(即，A极)连接到负直流母线，第二瞬态抑制二极管103的阴极(即，K极)连接到有源钳位电路10的输出端，第二电阻器104与第二瞬态抑制二极管103并联连接。作为示例，能量泄放电路20可包括：绝缘栅双极型晶体管201和第三电阻器202。第三电阻器202的一端连接到正直流母线，第三电阻器202的另一端连接到能量泄放电路20的输出端，绝缘栅双极型晶体管201的发射极(即，E极)连接到负直流母线，绝缘栅双极型晶体管201的集电极(即，C极)连接到能量泄放电路20的输出端，绝缘栅双极型晶体管201的门极(即，G极)连接到能量泄放电路20的控制端。作为示例，瞬态电压钳位电路30可包括第三瞬态抑制二极管301，其中，第三瞬态抑制二极管301的阴极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过压抑制装置，其特征在于，所述过压抑制装置包括：顺序布置的有源钳位电路、能量泄放电路和瞬态电压钳位电路，其中，所述有源钳位电路的第一输入端和第二输入端分别连接到正直流母线和负直流母线，所述有源钳位电路的输出端连接到所述能量泄放电路的控制端；所述能量泄放电路的第一输入端和第二输入端分别连接到所述正直流母线和所述负直流母线，所述能量泄放电路的输出端连接到所述瞬态电压钳位电路的一端；所述瞬态电压钳位电路的另一端连接到所述负直流母线。

【技术特征摘要】
1.一种过压抑制装置，其特征在于，所述过压抑制装置包括：顺序布置的有源钳位电路、能量泄放电路和瞬态电压钳位电路，其中，所述有源钳位电路的第一输入端和第二输入端分别连接到正直流母线和负直流母线，所述有源钳位电路的输出端连接到所述能量泄放电路的控制端；所述能量泄放电路的第一输入端和第二输入端分别连接到所述正直流母线和所述负直流母线，所述能量泄放电路的输出端连接到所述瞬态电压钳位电路的一端；所述瞬态电压钳位电路的另一端连接到所述负直流母线。2.根据权利要求1所述的过压抑制装置，其特征在于，所述有源钳位电路包括第一瞬态抑制二极管、第一电阻器、第二瞬态抑制二极管和第二电阻器，其中，所述第一瞬态抑制二极管的阴极连接到所述正直流母线，所述第一瞬态抑制二极管的阳极经由第一电阻器连接到所述有源钳位电路的输出端，所述第二瞬态抑制二极管的阳极连接到所述负直流母线，所述第二瞬态抑制二极管的阴极连接到所述有源钳位电路的输出端，所述第二电阻器与所述第二瞬态抑制二极管并联连接。3.根据权利要求2所述的过压抑制装置，其特征在于，所述能量泄放电路包括绝缘栅双极型...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈立权，周建虎，杨志千，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11