用于抑制钳位效应的双馈风电低电压穿越撬棒保护装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于风力发电技术领域，具体设及一种用于抑制错位效应的双馈风电 低电压穿越擦椿保护装置。
【背景技术】
[0002] 目前广泛应用的变速恒频双馈风力发电系统，当电网故障引起电压跌落时会导 致双馈电机脱网运行，因此，并网运行的双馈风电机组要求具有一定的低电压穿越（Low voltageridet虹OU曲，简称LVRT)能力。低电压穿越技术的研究目前主要集中在有源 化owbar电路上。其工作机理为：当双馈风电系统发生电网电压跌落时，定转子磁链出现直 流分量，转子侧感应出较大电流，系统传感器检测到电流阔值，就迅速封锁转子侧变流器触 发脉冲，同时化owbar电路导通，化owbar电阻串入双馈发电机转子侧，从而起到限制故障 电流实现双馈风电低电压穿越运行的能力。
[0003] 基于上述理论分析，大量参考文献研究了化owbar电路接入转子后对故障电流 的影响。黄涛、陆于平在《投擦椿后双馈风机暂态电势的变化特性分析》（发表于《电网技 术》第38卷第10期2014年）一文中详细分析转子磁链变化过程的基础上，其定量研究了 化owbar投入后双馈风机暂态电势的变化特性，最后得出化owbar电阻的取值关系；郑涛、 魏占朋等在《考虑擦椿保护动作时间的双馈式风电机组短路电流特性》（发表于《电力系统 自动化》第38卷第5期2014年）一文中W机端发生不对称故障为例，将故障电流分解为正 向和反向同步旋转坐标系下的正序和负序分量，并根据化owbar保护动作时刻将故障过程 分解为两个阶段，通过数学解析的方法给出整个故障过程的短路电流计算表达式；徐殿国、 王伟等在《基于擦椿保护的双馈电机风电场低电压穿越动态特性分析》（发表于《中国电机 工程学报》第30卷第22期2010年）一文中针对短路故障后擦椿保护投入期间电气量特性 的推导，给出了化owbar电阻取值约束式。
[0004] W上关于howbar投入后转子故障电流的研究，其共同特点均认为擦椿电阻串入 转子后可将双馈电机视为绕线式感应电机来分析。然而，在电压跌落瞬间，转子侧变流器只 能依靠封锁触发脉冲来保护绝缘栅双极型晶体管（InsulatedGateBipolarTransistor， 简称IGBT)桥臂，并不能立即从物理上与双馈感应发电机值oubleFedInaction Generater，简称DFIG)完全断开。该时如果短路电流在擦椿电阻上产生的压降较大，转子 侧变流器中IGBT的续流二极管就可能导通。该将导致DFIG转子电压被直流母线电容错 位而发生崎变，进而使DFIG出现与传统绕线式感应电机不同的短路电流暂态响应，影响对 howbar电阻大小的评估。
[0005] 因此，如何在化owbar电路接入转子后抑制直流母线错位，就成为准确分析故障 电流W及推导Crowbar电阻取值约束式的关键提前条件。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型的目的在于提供一种用于抑制错位效应的双馈风电低电压穿越擦椿 保护装置，解决了现有的当Crowbar电阻选择较大或短路电流较大时，发生的直流母线错 位效应对低电压穿越过程中定、转子故障电流暂态特性分析及化owbar电阻取值约束式的 影响。
[0007] 本实用新型所采用的技术方案是；用于抑制错位效应的双馈风电低电压穿越擦椿 保护装置，包括闭环连接的电网、网侧变流器滤波电感L,、网侧变流器、并联连接的直流母 线侧电容器C、转子侧变流器、转子侧变流器滤波电感LrW及双馈电机组成，双馈电机的转 子侧还连接有化owbar电路，还包括均衡电路，均衡电路分别与化owbar电路及直流母线侧 电容器C的正极相连，均衡电路用于抑制直流母线的错位效应。
[000引本实用新型的特点还在于；
[0009]howbar电路与均衡电路的具体结构为；
[0010] 化owbar电路包括S相不控整流桥D，S相不控整流桥D的输入端与双馈电机的转 子侧相连，其输出端的正极分别连接有第一IGBT管T的集电极和第一电容Ct的正极，第一 IGBT管T的发射极还串联有化owbar电阻Rt，化owbar电阻Rt的两端反并联有二极管DT， S相不控整流桥D输出端的负极与化owbar电阻Rt的另一端、第一电容Ct的负极相连；
[00川均衡电路由第二IGBT管子Ti、均衡电阻RtiW及第二电容CT組成，第二IGBT管子Ti的集电极和第二电容Cti的正极分别与第一电容Ct的正极相连，均衡电阻Rti与第二IGBT 管子Ti的发射极相连，均衡电阻Rti的另一端和第二电容Cti的负极分别与直流母线侧电容 器C的正极相连。
[0012] 本实用新型的有益效果是；本实用新型用于抑制错位效应的双馈风电低电压穿越 擦椿保护装置，解决了现有的当Crowbar电阻选择较大或短路电流较大时，发生的直流母 线错位效应对低电压穿越过程中定、转子故障电流暂态特性分析及howbar电阻取值约束 式的影响。其在现有有源化owbar电路结构基础上，在化owbar直流侧和双馈变流器直流 母线侧增加了化owbar电阻线电压均衡电路，有效抑制了当化owbar电阻选择较大或短路 电流较大时发生的直流母线错位效应。
【附图说明】
[0013] 图1是现有技术中双馈风电低电压穿越擦椿保护装置的结构示意图；
[0014]图2是本实用新型用于抑制错位效应的双馈风电低电压穿越擦椿保护装置结构 不意图。
【具体实施方式】
[0015] 现有的有源化owbar电路如图1中所示，由一个S相不控整流桥、直流电容侧及其 能耗howbar电阻组成。在双馈风电机组正常运行时，转子侧电压通过S相不控整流桥整 流，给直流侧电容充电，该样化owbar直流侧就维持在一个固定的直流电压水平。当发生低 电压穿越时，双馈电机定转子电流增大，传感器检测到电流阔值时，就迅速封锁转子侧变流 器触发脉冲，同时化owbar电路中的IGBT管导通，化owbar电阻串入双馈发电机转子侧从 而快速释放定转子多余能量。当转子电流下降到规定的阔值时，IGBT管关断化owbar电路 从转子侧切除，转子侧变流器恢复正常工作。
[0016] 对howbar电阻的选择，现有研究均未考虑直流母线错位效应，也就是说，分析 化owbar电路接入后故障电流的暂态过程，均采用电机的简化线性模型，即
[0017]
【主权项】
1. 用于抑制钳位效应的双馈风电低电压穿越撬棒保护装置，包括闭环连接的电网、网 侧变流器滤波电感Ls、网侧变流器、并联连接的直流母线侧电容器C、转子侧变流器、转子侧 变流器滤波电感L以及双馈电机组成，所述双馈电机的转子侧还连接有Crowbar电路，其 特征在于，还包括均衡电路，所述均衡电路分别与Crowbar电路及直流母线侧电容器C的正 极相连，所述均衡电路用于抑制直流母线的钳位效应。
2. 如权利要求1所述的用于抑制钳位效应的双馈风电低电压穿越撬棒保护装置，其特 征在于，所述Crowbar电路与均衡电路的具体结构为： 所述Crowbar电路包括三相不控整流桥D，所述三相不控整流桥D的输入端与双馈电机 的转子侧相连，其输出端的正极分别连接有第一IGBT管T的集电极和第一电容(^的正极， 所述第一IGBT管T的发射极还串联有Crowbar电阻Rt，所述Crowbar电阻Rt的两端反并联 有二极管Dt，三相不控整流桥D输出端的负极与Crowbar电阻心的另一端、第一电容C#勺 负极相连； 所述均衡电路由第二IGBT管子T1、均衡电阻Rn以及第二电容Cn组成，所述第二IGBT管子T1的集电极和第二电容Cn的正极分别与第一电容Ct的正极相连，均衡电阻Rn与第 二IGBT管子T1的发射极相连，所述均衡电阻Rn的另一端和第二电容CT1的负极分别与直 流母线侧电容器C的正极相连。
【专利摘要】本实用新型公开的用于抑制钳位效应的双馈风电低电压穿越撬棒保护装置，包括闭环连接的电网、网侧变流器滤波电感Ls、网侧变流器、并联连接的直流母线侧电容器C、转子侧变流器、转子侧变流器滤波电感Lr和双馈电机组成，双馈电机的转子侧还连接有Crowbar电路，还包括均衡电路，均衡电路分别与Crowbar电路及直流母线侧电容器C的正极相连，均衡电路用于抑制直流母线的钳位效应。其在Crowbar直流侧和双馈变流器直流侧中间增加了Crowbar电阻线电压均衡电路，有效抑制了当Crowbar电阻选择较大或短路电流较大时，发生的直流母线钳位效应对低电压穿越过程中定、转子故障电流暂态特性分析及Crowbar电阻取值约束式的影响。
【IPC分类】H02J3-38
【公开号】CN204391765
【申请号】CN201520091938
【发明人】张文娟, 张小娟, 屈阳, 徐志伟
【申请人】宝鸡文理学院, 徐志伟
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月9日