一种双馈式风电变流器Crowbar保护电路的制作方法

本实用新型涉及风力发电设备领域，具体涉及一种双馈式风电变流器Crowbar保护电路。

背景技术：

双馈风力发电机组是目前风电领域的主流机型，在已安装的风力发电机中，70％以上都是双馈系统。对变流器而言，双馈系统的主要优点是只有部分功率流过变流器，且有功和无功可以单独调节。然而，正是由于变流器容量较小，使得它对电网故障非常敏感，需要采取可靠的保护措施，以防止变流器中功率器件的损坏。

目前，在转子侧加装Crowbar电路可在电网电压跌落期间为转子侧电流提供一条通路以保护转子侧变流器RSC和风机。然而，Crowbar电路动作期间，双馈电机DFIG进入一般鼠笼型异步电机的不可控状态，尤其是在电网恢复期间，会从电网吸收大量的无功功率以作励磁，对周边地区的电压稳定性产生不利影响，从而不利于系统的迅速恢复。

申请人在双馈风力发电系统低电压穿越提升技术研究(项目编号：2018JS538)的项目资助下完成本专利申请文件的技术方案的全部工作。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述问题，设计了一种双馈式风电变流器Crowbar保护电路，该电路可有效减少Crowbar保护电路投入的次数，从而减少故障期间风机吸收的无功功率，有效提高双馈电机DFIG的低电压穿越能力。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种双馈式风电变流器Crowbar保护电路，包括风力叶片、齿轮箱和双馈电机，风力叶片与齿轮箱连接，齿轮箱与双馈电机连接，双馈电机通过升压变压器并入电网，其特征在于，所述的双馈电机与升压变压器的连接线路上设有防浪涌电路和双馈变流器，防浪涌电路与双馈变流器的连接线路上设有Crowbar保护电路；

所述的防浪涌电路由设置于三相线路上的旁路开关K和电阻R1组成，旁路开关与电阻R1并联，旁路开关K与PLC控制器连接；

所述的双馈变流器包括转子侧变流器RSC、网侧变流器GSC和电容C，转子侧变流器RSC与电容C并联后与网侧变流器GSC串联，转子侧变流器RSC通过电流传感器2与PLC控制器连接，网侧变流器GSC通过电流传感器3与PLC控制器连接；

所述的Crowbar保护电路包括三相整流桥、晶闸管IGBT和泄放电阻R2，三相整流桥的每个桥臂上串联有2个二极管，晶闸管IGBT与泄放电阻R2串联后并入三相整流桥，晶闸管IGBT与PLC控制器连接，Crowbar保护电路与转子侧变流器RSC的连接侧设有电流传感器1，电流传感器1与PLC控制器连接。

优选的，所述的PLC控制器选用西门子S7-200CN型PLC，旁路开关K选用CJX1-400型接触器。

本实用新型的有益效果是：该电路可有效减少Crowbar保护电路投入的次数，从而减少故障期间风机吸收的无功功率，有效提高双馈电机DFIG的低电压穿越能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述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1是一种双馈式风电变流器Crowbar保护电路的电路结构图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-风力叶片，2-齿轮箱，3-双馈电机，4-升压变压器，5-电网，6-双馈变流器，7-防浪涌电路，8-Crowbar保护电路，9-PLC控制器，10-电流传感器1，11-电流传感器2,12-电流传感器3，61-转子侧变流器RSC，62-网侧变流器GSC，63-电容C，71-旁路开关K，72-电阻R1，81-泄放电阻R2。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参阅图1所示，一种双馈式风电变流器Crowbar保护电路，包括风力叶片1、齿轮箱2和双馈电机3，风力叶片与齿轮箱连接，齿轮箱与双馈电机连接，双馈电机通过升压变压器4并入电网5，所述的双馈电机3与升压变压器4的连接线路上设有防浪涌电路7和双馈变流器6，防浪涌电路7与双馈变流器6的连接线路上设有Crowbar保护电路8；

所述的防浪涌电路7由设置于三相线路上的旁路开关K 71和电阻R1 72组成，旁路开关K 71与电阻R1 72并联，旁路开关K与PLC控制器连接；

所述的双馈变流器6包括转子侧变流器RSC 61、网侧变流器GSC62和电容C 63，转子侧变流器RSC 61与电容C 63并联后与网侧变流器GSC 62串联，转子侧变流器RSC 61通过电流传感器2 11与PLC控制器9连接，网侧变流器GSC 62通过电流传感器3 12与PLC控制器9连接；

所述的Crowbar保护电路8包括三相整流桥、晶闸管IGBT和泄放电阻R2 81，三相整流桥的每个桥臂上串联有2个二极管，晶闸管IGBT与泄放电阻R2 81串联后并入三相整流桥，晶闸管IGBT与PLC控制器9连接，Crowbar保护电路8与转子侧变流器RSC 61的连接侧设有电流传感器1 10，电流传感器1 10与PLC控制器9连接。

本实施例中，PLC控制器9选用西门子S7-200CN型PLC，旁路开关K 71选用CJX1-400型接触器。

该电路的工作原理如下：当双馈电机3(DFIG)电网电压跌落至一定深度导致转子侧变流器RSC 61过压、过流时，电流传感器1 10将测得的电压值输入至PLC控制器9中并与设定值进行比较，当实际电压值、电流值大于设定值时，PLC控制器9驱动旁路开关K 71断开，此时双馈电机3转子产生的浪涌电流可被电阻R1 72进行限制；当电压进一步跌落或者故障期间电网电压加剧跌落导致转子电流进一步过大，且电阻R1 72不能快速限制过电流而危及转子侧变流器RSC 61时，此时转子侧变流器RSC 61处的电流由电流传感器2 11将电流值传输至PLC控制器9并与设定值比较，PLC控制器9驱动Crowbar保护电路8的晶闸管IGBT导通，此时泄放电阻R2将过流进行泄放，双馈电机转子侧产生的过电流在电阻R1和泄放电阻R2的工作作用下快速衰减，从而利用防浪涌电路7和Crowbar保护电路8共同保护转子侧变流器RSC 61；当电流衰减至双馈变流器6允许值时，转子侧变流器61和网侧变流器62两端的电流值分别通过电流传感器2 11和电流传感器3 12传输至PLC控制器9中与设定值进行比较厚，PLC控制器9驱动Crowbar保护电路8的晶闸管IGBT断开，此时Crowbar保护电路8退出工作，此时防浪涌电路7仍然处于工作状态；当电流低于双馈变流器6的额定值时，PLC控制器9驱动旁路开关K 71关闭，此时双馈电机转入正常工作状态中；该电路实现了减少Crowbar保护电路8的投入次数和工作时间，从而实现减少故障期间风机吸收的无功功率的目的，以便双馈电机更快地恢复到稳态运行情况，有利于电网的恢复。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。