专利名称：具备低电压穿越功能的双馈型风电机组的制作方法
技术领域：
本发明涉及双馈型风力发电机低压穿越技术,特别是主动Crowbar电路与采用这种电路的双馈型风电机组。
背景技术：
双馈型风カ发电机组是目前国内外风电机组的主流机型，其发电设备为双馈感应发电机，当出现电网故障时，以往的保护原则是将双馈感应发电机立即从电网中脱网以确保机组的安全。随着风电机组单机容量的不断增大和风电场规模的不断扩大，如果电网发生故障双馈风カ发电机组还按以往保护原则立即脱网，将造成大面积停电，严重影响电カ系统的运行稳定性。因此，国家相关机构纷纷出台了标准和规范，要求风カ发电机组应具有在并网点电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行625ms的低电压穿越能力，也就是要·求双馈风カ发电机组必须具有低压穿越功能。双馈感应发电机在电网电压瞬间跌落时，定子磁链不能跟随定子端电压突变，从而会产生直流分量，由于积分量的减小，定子磁链几乎不发生变化，而转子继续旋转，会产生较大的滑差，这样便会引起转子绕组的过压、过流，过流会损坏转子励磁变流器，而过压会使发电机的转子绕组绝缘击穿，因此必须采用过压、过流保护措施才能实现风力发电机组的低压穿越功能。现有的低电压穿越技术有很多种，主要分为两类一类是在双馈电机转子侧加Crowbar保护电路，另ー类是在双馈电机定子侧串联开关或变压器等。图I所示为ー种典型电路，在双馈电机转子侧加IGBT型Crowbar电路。当出现电网电压跌落时，转子侧电流超过设定值时，转子侧Crowbar电路的Tl导通，使转子侧变流器被旁路，电网侧变流器及定子侧仍与电网相连继续运行，当转子侧电流下降到一定值后，转子侧Crowbar电路的Tl截止，转子侧变流器又恢复运行，由于电机转子侧有很大的能量，在转子侧Crowbar电路的Tl截止瞬间，或能量得不到泻放，会产生很高的Ldi/dt尖峰电压，因此需要在转子侧Crowbar电路中增加R2、C2、D2组成的RCD吸收电路，同时还需增加Cl吸收电容，如果回路杂散电感较大，还需选择电压等级更高的IGBT，这些都增加了系统的复杂性，可靠性大大降低。
发明内容
本发明的目的是提供具备低电压穿越功能的双馈型风电机组，用以解决现有技术中的电路拓扑结构复杂的问题。本发明的方案是具备低电压穿越功能的双馈型风电机组，双馈发电机的转子侧与电网之间依次设有du/dt抑制电路、转子侧变流器、直流母线和网侧变流器，直流母线上设有直流母线电容组，双馈发电机转子侧通过ー个三相不控整流桥连接所述直流母线，所述直流母线电容组上并联有直流泻放电路，所述直流泻放电路由ー个可控开关管与ー个泻放电阻串联而成，泻放电阻上并联有续流ニ极管。
所述可控开关管为IGBT。所述du/dt抑制电路为三相的电抗器。所述网侧变流器与电网之间还设有缓冲电抗器。本发明在双馈型风力发电变流器转子侧増加一路整流桥，当电网电压跌落时，可通过该整流桥将转子过流能量直接馈入到双馈风カ发电变流器直流母线，再通过直流母线泻放电路来动态调节直流母线电压在规定值，从而实现双馈风电机组的低压穿越功能。本发明将一种主动Crowbar电路应用于双馈型风电机组，形成新的电路拓扑。在转子侧加整流桥(RECl)，整流桥(RECl)输出的正负极直接连接变流器直流母线，直流母线上设有与直流母线电容组并联的直流泻放电路。现有的Crowbar电路均是将转子侧过流的能量泻放在Crowbar电路所形成的旁路中，而本发明的电路的特点是利用变流器的直流母线本身具有的电容组作为能量缓冲，过流的能量释放到电容组，并且直接在直流母线上并·联泻放电路，释放电容组不能储存的多余能量，維持直流母线电压。由于泻放电路处于直流母线上，无需增加如图I所示的吸收电容Cl和R2、C2、D2组成的RCD吸收电路，简化了电路结构；而且在正常工作情况下，损耗极小，減少了成本，提高了可靠性，其控制难度也大大减小，具有很大的推广价值。通常可控开关管采用IGBT，由于泻放电路直接集成在变流器内部，杂散电感小，采用与变流器转子侧和电网侧同电压等级的IGBT就可以。
图I是现有的转子侧IGBT型Crowbar电路；
图2是本发明的主动保护的低电压穿越电路。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进ー步详细的说明。本发明的风电机组如图2所示。双馈发电机的转子侧与电网之间的并网电路包括du/dt抑制电路、转子侧变流器、直流母线、直流母线电容组和网侧变流器，双馈发电机转子侧通过ー个三相不控整流桥(RECl)连接直流母线，直流母线电容组上并联有直流泻放电路，直流泻放电路由ー个可控开关管Tl与ー个泻放电阻Rl串联而成，泻放电阻Rl上并联有续流ニ极管D1。可控开关管Tl采用IGBT。du/dt抑制电路为du/dt电抗器。网侧变流器与电网之间也设有缓冲电抗器。当电网电压跌落瞬间，双馈电机转子侧会产生很大的电压和电流，电流会通过整流桥RECl直接馈入变流器直流母线电容组，变流器通过实时检测直流母线电压，当直流母线电压升高至触发电压时，则开通Tl，通过电阻Rl将转子馈入的能量释放掉，由于变流器转子侧有du/dt电抗器，因此在电网电压跌落过程中，转子能量主要通过整流桥馈入直流母线，少量的电流才通过变流器原转子侧回路，整流桥RECl起到分流的作用，不仅提高了响应速度，还可让变流器转子侧IGBT不会有过流的风险。当转子侧电流逐渐减小，电网电压逐渐恢复，变流器重新投入运行，整流桥RECl和泻放电路处于待机状态，其损耗忽略不计。
权利要求
1.具备低电压穿越功能的双馈型风电机组，双馈发电机的转子侧与电网之间依次设有du/dt抑制电路、转子侧变流器、直流母线和网侧变流器，直流母线上设有直流母线电容组，其特征在于，双馈发电机转子侧通过一个三相不控整流桥连接所述直流母线，所述直流母线电容组上并联有直流泻放电路，所述直流泻放电路由一个可控开关管与一个泻放电阻串联而成，泻放电阻上并联有续流二极管。
2.根据权利要求I所述的具备低电压穿越功能的双馈型风电机组，其特征在于，所述可控开关管为IGBT。
3.根据权利要求I所述的具备低电压穿越功能的双馈型风电机组，其特征在于，所述du/dt抑制电路为三相的电抗器。
4.根据权利要求I所述的具备低电压穿越功能的双馈型风电机组，其特征在于，所述网侧变流器与电网之间还设有缓冲电抗器。
全文摘要
本发明涉及一种具备低电压穿越功能的双馈型风电机组，在双馈型风力发电变流器转子侧增加一路整流桥，当电网电压跌落时，可通过该整流桥将转子过流能量直接馈入到双馈风力发电变流器直流母线，再通过直流母线泻放电路来动态调节直流母线电压在规定值，从而实现双馈风电机组的低压穿越功能。解决了现有技术中的电路拓扑结构复杂的问题。
文档编号H02J3/38GK102790404SQ20121026861
公开日2012年11月21日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日
发明者刘刚, 夏克鹏, 姚为正, 孙建, 徐明明, 李海鲲, 肖鹏 申请人:国家电网公司, 许继集团有限公司