风力发电机组故障穿越装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种风力发电机组故障穿越装置，该装置包括：机侧变流器、网侧变流器、直流母线电容以及直流侧斩波电路模块，其中，所述直流侧斩波电路模块包括多个斩波电路单元，所述多个斩波电路单元设置在机侧变流器和网侧变流器之间，并且与所述直流母线电容并联。本实用新型实现了将直流环节的电压控制在可承受范围之内，进而满足不同并网要求，实现风力发电机组的高电压穿越功能或者低电压穿越功能，且降低硬件成本。
【专利说明】风力发电机组故障穿越装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及风力发电技术，尤其设及一种风力发电机组故障穿越装置。
【背景技术】
[0002] 随着常规化石能源供应不确定性问题、环保问题和节能减排形势的日益严峻，绿 色可再生能源越来越受到重视，尤其在中国，风电、光伏发电等可再生绿色能源发展迅速， 其中，我过风电装机量的增长极为迅速。
[0003] 随着风力发电规模的逐步增大，各国电网部口也在不断更新各自对风电场的电力 接入技术要求，其中，风电场/风电机组高电压穿越（HVRT，化曲Voltage化de T虹OU曲） 能力和低电压穿越（LVRT，Li曲Voltage化de T虹OU曲）能力问题作为近期被公认为是最 具挑战性的一项重要的技术要求逐渐变成研究/舆论热点。
[0004] 就目前来看，实现直驱永磁风力发电机组单机的高电压穿越能力和低电压穿越能 力主要有两类技术方案；1)通过直流侧斩波电路（化opper电路）实现，2)借助其他辅助设 备，如储能装置、机端专用变流器等外加设备。其中，直流侧斩波电路更常用，但是，由于各 个国家的高/低电压穿越能力的要求各不相同，例如，电压适用范围差异大（例如，中国对 低电压穿越的电压适用范围为> 66kV，而美国为> 115kV)、电压变化水平差异大、低电压 穿越的持续时间长短差异大、故障恢复时间不一致W及高电压穿越的持续时间和幅值范围 差异大等，如果要用一种/ 一个斩波电路配置来满足该样的市场区域的并网要求，则斩波 电路成本会非常高。 实用新型内容
[0005] 本实用新型的实施例提供一种风力发电机组故障穿越装置，在电网侧电压的抬升 或下陷时，实现将直流环节的电压控制在可承受范围之内，进而实现风力发电机组的高电 压穿越功能或者低电压穿越功能。
[0006] 为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：
[0007] 一种风力发电机组故障穿越装置，所述装置包括机侧变流器、网侧变流器、直流母 线电容W及直流侧斩波电路模块；其中，所述直流侧斩波电路模块包括多个斩波电路单元， 所述多个斩波电路单元设置在机侧变流器3和网侧变流器6之间，并且与所述直流母线电 容并联。
[000引进一步地，每个所述斩波电路单元包括IGBT(绝缘栅双极型晶体管）功率单元和 至少一个卸荷电阻。
[0009] 进一步地，所述IGBT功率单元包括2个IGBT。
[0010] 进一步地，所述装置还包括电压/电流监测电路和运行模式控制电路，所述电压/ 电流监测电路与并网点连接，用于检测电网侧的实测S相电压Ugb。、实测S相电流Lb。和实 测直流母线电压Ud。；
[0011] 所述运行模式控制电路连接在所述电压/电流监测电路W及所述直流斩波电路 模块之间，用于根据所述实测S相电压Uab。和所述实测直流母线电压Ud。对所述并网点的运 行模式进行判断，确定所述并网点处于高电压运行模式、正常运行模式或低电压运行模式， 并根据确定的所述并网点的运行模式和实测S相电压Ugb。、实测S相电流及实测直流 母线电压叫。向所述直流侧斩波电路模块发送控制指令。
[0012] 本实用新型实施例提供的风力发电机组故障穿越装置，通过对变流器中的直流侧 斩波电路的模块化设计，根据不同的并网要求相应地增加直流侧斩波电路单元的个数，不 仅能够在高/低电压穿越状态下进行合理的能量转移或消耗，满足不同并网要求，且降低 硬件成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1为本实用新型的实施例的包含直流侧斩波电路模块的永磁直驱风力发电系 统主回路拓扑结构图。
[0014] 图2为本实用新型的实施例的风力发电机组故障穿越装置的控制结构示意图。
[0015] 图3为本实用新型的实施例的基于直流侧斩波电路模块的风力发电系统在故障 穿越运行状态下的能量平衡关系示意图。
[0016] 附图标号说明：
[0017] 1-风力发电机；2-发电机侧断路器；3-机侧变流器；4-直流母线电容；5-直流侧 斩波电路模块；6-网侧变流器；7-电网侧断路器巧-电网侧升压变压器；9-升压变压器高 压侧开关；10-风电场电网；11-电压/电流监测电路；12-运行模式控制电路。
【具体实施方式】
[001引从理论上分析，在风力发电机组正常运行状态下，风力发电机组主回路功率平衡 方程式如（1)式（变流器功率损耗较小，在此可忽略不计）所示：
[0019]
【权利要求】
1. 一种风力发电机组故障穿越装置，其特征在于，所述装置包括机侧变流器、网侧变流 器、直流母线电容以及直流侧斩波电路模块； 其中，所述直流侧斩波电路模块包括多个斩波电路单元，所述多个斩波电路单元设置 在机侧变流器和网侧变流器之间，并且与所述直流母线电容并联。
2. 根据权利要求1所述的风力发电机组故障穿越装置，其特征在于，每个所述斩波电 路单元包括IGBT功率单元和至少一个卸荷电阻。
3. 根据权利要求2所述的风力发电机组故障穿越装置，其特征在于，每个所述IGBT功 率单元包括2个IGBT。
4. 根据权利要求1所述的风力发电机组故障穿越装置，其特征在于，所述装置还包括 电压/电流监测电路和运行模式控制电路， 所述电压/电流监测电路与并网点连接，用于检测电网侧的实测三相电压Uab。、实测三 相电流Iab。和实测直流母线电压Ud。； 所述运行模式控制电路连接在所述电压/电流监测电路以及所述直流侧斩波电路模 块之间，用于根据所述实测三相电压Uab。和所述实测直流母线电压Ud。对所述并网点的运行 模式进行判断，确定所述并网点处于高电压运行模式、正常运行模式或低电压运行模式，并 根据确定的所述并网点的运行模式和实测三相电压Uab。、实测三相电流Iab。以及实测直流母 线电压Ud。向所述直流侧斩波电路模块发送控制指令。
【文档编号】H02J3/38GK204179684SQ201420732528
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】艾斯卡尔, 王海龙, 乔元, 黄远彦 申请人:北京天诚同创电气有限公司