专利名称：一种双馈型风力发电系统的低电压穿越装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及风电领域，具体而言，涉及ー种双馈型风カ发电系统的低电压穿越装置。
背景技术：
兆瓦级变速恒频风力发电机组的应用迅速发展，其中双馈感应电动机由于其自身的优势成为了大型风电机组的发展趋势，在新装机组中所占比例较大。其优点主要有两方面，一是由于双馈感应发电机的定子与转子的电磁关系，变流器只需要提供转差功率就能 够调节风カ发电机的转速，实现对风能的最大功率跟踪，很大程度上减小了变速风カ发电系统变流器的容量；ニ是发电系统可以通过对励磁电流的相位和幅值的控制实现对发电机有功功率和无功功率的独立控制，以保证风カ发电机运行于单位功率因数，提高电カ系统的利用率。但是其缺点也显而易见，由于其只需要提供部分额定功率，所以双馈型感应发电系统(Double Fed Induction Generator,DFIG)使用了小容量变流器。变流器容量的减小必定减弱DFIG系统抗御电网故障的能力。国内外大量数据表明，如未加处理，当电网电压跌落时DFIG将从电网解列。所以当电网电压低落时如何保持DFIG系统保持与电网连接并提供对电网的支撑以稳定当前的电カ系统，成为了研究热点。
实用新型内容本实用新型提供一种双馈型风カ发电系统的低电压穿越装置，用以在电网电压跌落期间向电网提供无功功率补偿，维护电网稳定。为达到上述目的，本实用新型提供了一种双馈型风カ发电系统的低电压穿越装置，其包括网侧变流器、机侧变流器和主动式Crowbar (撬棒)电路，其中网侧变流器与风カ发电系统中变压器前的直流母线相连接，网侧变流器和机侧变流器串联，机侧变流器与风カ发电系统中的双馈感应电机相连接；主动式Crowbar电路与机侧变流器和双馈感应电机相连接。较佳的，网侧变流器和机侧变流器分别连接同一稳压电容。较佳的，主动式Crowbar电路包括绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolar Transistor, IGBT)、放电电阻、第一ニ极管、3个第ニニ极管和3个第三ニ极管，其中第一ニ极管连接在绝缘栅双极型晶体管的发射极和集电极之间；3个第ニニ极管中的每ー个与3个第三ニ极管中的每ー个两两串联后并联，并进而与放电电阻串联后连接在绝缘栅双极型晶体管的发射极和集电极之间；其中，从两两串联的第二ニ极管和第三ニ极管之间的连线连接至机侧变流器和双馈感应电机。上述实施例能够在电网电压跌落和恢复时抑制转子侧的过电压和过电流，对变流器和转子绕组提供保护。且能够在电网电压跌落期间向电网提供无功功率补偿，以维护电网稳定，极大地提高了风电机组整体安全性和可靠性。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本发明一实施例的双馈型风力发电系统的低电压穿越装置示意图；图2为本实用新型一实施例的电压跌落检测流程图；图3为本实用新型一实施例的Crowbar电路控制流程示意图；图4为本实用新型一实施例的主动式Crowbar电路结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。图I为本发明一实施例的双馈型风力发电系统的低电压穿越装置示意图；在图I中，10为电网，20为变压器，30为双馈型感应电极，40为齿轮箱，50为叶片，60为网侧变流器，70为机侧变流器,80为主动式Crowbar电路。如图所示,该低电压穿越装置包括网侧变流器60、机侧变流器70和主动式Crowbar电路80，其中网侧变流器60与风カ发电系统中变压器20前的直流母线相连接，网侧变流器60和机侧变流器70串联，机侧变流器70与风カ发电系统中的双馈感应电机30相连接；主动式Crowbar电路80与机侧变流器70和双馈感应电机30相连接。变频器转子侧接入Crowbar电路,并在电流内环中改进PI控制算法,实现Crowbar电路的智能化投入与切除，按照规定严格实时向电网发送无功功率以维持电网稳定，维护直流母线电压稳定以维持发电系统稳定运行。网侧变流器在电网电压正常以及发生跌落时均负责维持直流母线电压稳定，并在发生电网电压跌落时按照规定向电网发送无功功率以维持电网稳定，可以设定在电网电压跌落50%时持续0. 5s,网侧变流器向电网发送无功功率为0. 3pu。机侧变流器用于提供转差功率，維持发电机定子输出稳定的与电网幅值、相位相同的电能。进行最大风能捕获，发生电网故障时转子过电流被Crowbar电路抑制。Crowbar电路采用主动式Crowbar电路，该电路能够按照控制策略随时投入和切除，而传统的被动式Crowbar电路当故障发生时系统将其投入后本能在电网故障恢复时自动脱离，即脱离是不受控制，影响发电系统的正常状态恢复，因此本电路称为主动式Crowbar电路。发生电网故障时主动式Crowbar电路被接入，以保护发电机及转子侧变流 器，并发出无功功率，維持电网稳定。图2为本实用新型一实施例的电压跌落检测流程图；图3为本实用新型一实施例的Crowbar电路控制流程示意图。在本实用新型的实施例中，可以采用无延时的改进dq变换法检测电压跌落，可以快速的检测出电压跌落的幅值、起始时刻。通过检测q轴电压幅值的办法判断电网电压是否出现跌落，进而控制控制算法，投入Crowbar电路。且对电压传感器输出的电压信号进行了滤波处理。该方法能够满足DFIG系统低电压运行的实时性方面的要求。例如，为稳定网侧变流器和机侧变流器的电压，网侧变流器和机侧变流器分别连接同一稳压电容。图4为本实用新型一实施例的主动式Crowbar电路结构示意图。如图所示，主动式Crowbar电路包括绝缘栅双极型晶体管201、放电电阻203、第一ニ极管202、3个第ニニ极管204和3个第三ニ极管205，其中第一ニ极管203连接在绝缘栅双极型晶体管201的发射极和集电极之间；-[0032]3个第二ニ极管204中的每ー个与3个第三ニ极管205中的每ー个两两串联后并联，并进而与放电电阻202串联后连接在绝缘栅双极型晶体管201的发射极和集电极之间；其中，从两两串联的第二ニ极管204和第三ニ极管205之间的连线连接至机侧变流器和双馈感应电机。主动式Crowbar电路通过使用IGBT全控器件实现瞬间投入或切除。串联放电电阻阻值选取较为关键，需要选取较大的阻值以保证暂态分量快速衰减，但阻值较大会导致转子侧过电压，进而导致直流母线电压反向充电，并可能损坏转子侧变流器，且其瞬间功耗也较大，对体积也有较大要求。因此，根据仿真結果，综合考虑选取的放电电阻阻值为0. 06pu。上述方案经过试验验证，能够在电网电压跌落和恢复时抑制转子侧的过电压和过电流，对变流器和转子绕组提供保护。且能够在电网电压跌落期间向电网提供无功功率补偿，以维护电网稳定，极大地提高了风电机组整体安全性和可靠性。本领域普通技术人员可以理解附图只是ー个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。本领域普通技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的ー个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为ー个模块，也可以进ー步拆分成多个子模块。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管參照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。
权利要求1.一种双馈型风カ发电系统的低电压穿越装置，其特征在于，包括网侧变流器、机侧变流器和主动式撬棒电路，其中 所述网侧变流器与风カ发电系统中变压器前的直流母线相连接，所述网侧变流器和所述机侧变流器串联，所述机侧变流器与风カ发电系统中的双馈感应电机相连接； 所述主动式撬棒电路与所述机侧变流器和所述双馈感应电机相连接。
2.根据权利要求I所述的低电压穿越装置，其特征在于，所述网侧变流器和所述机侧变流器分别连接同一稳压电容。
3.根据权利要求I所述的低电压穿越装置，其特征在于，所述主动式撬棒电路包括绝缘栅双极型晶体管、放电电阻、第一ニ极管、3个第ニニ极管和3个第三ニ极管，其中 所述第一ニ极管连接在所述绝缘栅双极型晶体管的发射极和集电极之间； 所述3个第ニニ极管中的每ー个与所述3个第三ニ极管中的每ー个两两串联后并联，并进而与所述放电电阻串联后连接在所述绝缘栅双极型晶体管的发射极和集电极之间； 其中，从两两串联的所述第二ニ极管和所述第三ニ极管之间的连线连接至所述机侧变流器和所述双馈感应电机。
专利摘要本实用新型公开了一种双馈型风力发电系统的低电压穿越装置，其包括网侧变流器、机侧变流器和主动式撬棒电路，其中，网侧变流器与风力发电系统中变压器前的直流母线相连接，网侧变流器和机侧变流器串联，机侧变流器与风力发电系统中的双馈感应电机相连接；主动式撬棒电路与机侧变流器和双馈感应电机相连接。
文档编号H02J3/18GK202444271SQ20122005398
公开日2012年9月19日 申请日期2012年2月17日 优先权日2012年2月17日
发明者刘凤龙, 施永吉, 杨静, 林继刚 申请人:华锐风电科技(集团)股份有限公司