用于双馈风力发电系统的快速保护电路装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种用于双馈风力发电系统的快速保护电路装置，其包括一短路器，所述的短路器连接风力发电系统的转子侧变流器的交流侧，其还包括在所述转子侧变流器的交流侧串接的动态电阻及与所述动态电阻并联的开关。本实用新型专利技术有效解决了普通Crowbar电路的切除时间问题，充分发挥双馈发电机组应对故障的能力。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及风力发电
，特别涉及一种用于双馈风力发电系统的快速保护电路装置。技术背景根据国家电网关于风电场接入电网技术要求的规定，要求风电场内的风电机组具有在并网处电压跌落时能够保持并网运行一段时间，并在电网故障切除后，风电机组能够迅速恢复到正常工作状态，即低电压穿越(Low Voltage Ride-Through LVRT)能力。由于双馈发电系统的定子侧与电网耦合，故低电压穿越能力相对于其他的风电系统困难；转子励磁变频器容量比发电机容量小，只能提供对发电系统的部分控制，因而当电网电压骤降时，定子电流增大，转子侧电流由于定、转子间的相互耦合也会迅速升高，这将导致直流线路环节的电压也会升高，危害到风电机组和变频器的核心部件的安全。如图I所示，为现有双馈风电发电机系统组成示意图，其包括风机轮毂11，其为其风机叶片提供支撑，同时将风能转化为机械能；齿轮箱12，其将输入的低速风通过机械传动装置加速；双馈发电机13，将机械能转化为电能；主变压器14，将发电机输出的电压等级升高，以便并入电网；并网电网15，吸收风电机组发出的电能；故障点16，其为相对容易发生故障的地方；转子侧变流器17，其为连接直流和转子的变频器装置；直流电容器18，其为直流侧滤波和储能的器件；网侧变流器19，其为连接直流和电网的变频器装置；二极管不可控整流电路21，其将转子侧交流转化为直流的装置；吸收电阻22，其用于故障时吸收转子侧多余电流；开关器件IGBT23，通过控制开关器件IGBT23来实现Crowbar电路的闭合和断开。因此，如上述描述，目前最普遍的方法是在转子变流器交流侧外接转子短路器(Crowbar)旁路，当短路故障发生时，转子短路器保护装置被激活，转子侧变流器闭锁，这样就达到限制通过变流器的电流和转子绕组过电压的作用，以此来维持发电机不脱网运行，其电路拓扑结构是由6个二极管构成不可控整流电路10，再在直流侧串接一个IGBT器件12和一个吸收电阻11 (如图I所示)。这种设计虽然可以达到保护转子变流器的作用，但是，考虑到如果在电网故障清除前先切除Crowbar电路，可能会在电网恢复时因变换器再次过流而引发又一次的短接保护动作；在电网故障完全清除之后再切除Crowbar电路，则因转子被短接时DFIG类似于一台并网鼠笼式异步发电机，运行滑差很大，将会从电网中吸收大量的无功功率致使交流电网难以迅速恢复正常。因此，如何正确选择Crowbar的切除时间是Crowbar技术的关键问题。综上所述，如何设计一种用于双馈风力发电系统的快速保护电路装置，即为本领域技术人员所要研究的方向所在。
技术实现思路
本技术的主要目的是提供一种用于双馈风力发电系统的快速保护电路装置，其采用Crowbar电路外加转子侧串联动态电阻来保证对因电网故障而导致的电网电压跌落时的系统低电压穿越能力，以解决二极管整流加IGBT和吸收电阻的Crowbar电路在切除时间上的问题。为了达到上述目的，本技术提供一种用于双馈风力发电系统的快速保护电路装置，其包括一短路器，所述的短路器连接风力发电系统转子侧变流器的交流侧，还包括在所述转子侧变流器的交流侧串接的动态电阻及与所述动态电阻并联的开关。较佳的实施方式中，所述的短路器包括不可控整流电路，其包括六个二极管，其中，第一二极管与第二二极管串联，第三二极管与第四二极管串联，第五二极管与第六二极管串联，所述第一极管的正端与所述第三二极管的正端及所述第五二极管的正端连接，所述第二二极管的负端与所述第四二极管的负端及所述第六二极管的负端连接；吸收电阻，其具有一第一端及一第二端，所述第一端连接所述第一二极管的正端;晶体管，其具有发射极、基极及集电极，所述晶体管的发射极连接所述吸收电阻的第二端，所述晶体管的集电极连接所述第四二极管的负端。较佳的实施方式中，所述的第二二极管的正端、第四二极管的正端、第六二极管的正端连接所述转子侧变流器的三相交流侧。较佳的实施方式中，所述的动态电阻为三个，每个所述动态电阻并联一个所述开关。与现有技术相比，本技术的有益效果在于在保护转子侧变流器和直流电容器的前提下，有效解决了普通Crowbar电路的切除时间问题，充分发挥双馈发电机组应对故障的能力，提高了其低电压穿越能力，且设计电路中仅采用电阻和开关元件，结构简单。附图说明图I为现有的双馈风电发电机系统组成示意图；图2为本技术具有快速保护电路装置的双馈风力发电系统组成示意图；图3为本技术快速保护电路装置示意图。具体实施方式以下结合附图，对本技术上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。参阅图2、3所示，其为本技术具有快速保护电路装置的双馈风力发电系统组成示意图及快速保护电路装置示意图。本技术提供一种用于双馈风力发电系统的快速保护电路装置，其包括一短路器20，所述的短路器20连接风力发电系统的转子侧变流器17的交流侧，所述的快速保护电路装置还包括在所述转子侧变流器17的交流侧串接的动态电阻24及与所述动态电阻24并联的开关25。其中，所述的短路器20包括不可控整流电路21，其包括六个二极管，其中，第一二极管211与第二二极管212串联，第三二极管213与第四二极管214串联，第五二极管215与第六二极管216串联，所述第一二极管211正端与所述第三二极管213的正端及所述第五二极管215的正端连接、、所述第二二极管212的负端与所述第四二极管214的负端及所述第六二极管216的负端连接；吸收电阻22，其具有一第一端221及一第二端222，所述第一端221连接所述第一二极管211的正端；晶体管23，其具有发射极231、基极232及集电极233，所述晶体管的发射极231连接所述吸收电阻22的第二端222，所述晶体管的集电极233连接所述第四二极管214的负端。所述的第二二极管的正端、第四二极管的正端、第六二极管的正端连接所述转子侧变流器的三相交流侧本技术用于双馈风力发电系统的快速保护电路装置是在所述转子侧变流器17三相交流侧分别接入一组动态电阻和开关并联回路，其开关具有联动特性，正常工作时，开关25闭合将转子侧动态电阻24短接；当电网15在故障点16发生故障时，开关25打开，动态电阻24与短路器20电路同时工作，但在第一个故障电流周期后将晶体管23信号断开，切除短路器20电路，动态电阻24则继续工作直至故障解除，发电机正常运行时再由开关25闭合短接。综上所述，在保护转子侧变流器和直流电容器的前提下，有效解决了普通Crowbar电路的切除时间问题，充分发挥双馈发电机组应对故障的能力，提高了其低电压穿越能力，且设计电路中仅采用电阻和开关元件，结构简单。以上说明对本技术而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于双馈风力发电系统的快速保护电路装置，其包括一短路器，所述的短路器连接风力发电系统转子侧变流器的交流侧，其特征在于，还包括在所述转子侧变流器的交流侧串接的动态电阻及与所述动态电阻并联的开关。2.根据权利要求I所述的用于双馈风力发电系统的快速保护电路装置，其特征在于所述的短路器包括 不可控整流电路，其包括六个二极管，其中，第一二极管与第二二极管串联，第三二极管与第四二极管串联，第五二极管与第六二极管串联，所述第一极管的正端与所述第三二极管的正端及所述第五二极管的正端连接，所述第二二极管的负端与所述第四二极管的负端及...

【专利技术属性】
技术研发人员：于建军，李杰，苏丽营，赵海春，王沛然，
申请(专利权)人：华锐风电科技集团股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：