基于故障限流控制的雙饋風(fēng)力發(fā)電機的低電壓穿越系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及雙饋風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)及，具體設(shè)及基于故障限流控制的雙饋風(fēng)力 發(fā)電機的低電壓穿越系統(tǒng)，屬于雙饋風(fēng)力發(fā)電機技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近些年來，隨著國家對新能源發(fā)電技術(shù)的愈加重視，風(fēng)力發(fā)電成為現(xiàn)在非常熱口 的新興產(chǎn)業(yè)。風(fēng)力發(fā)電機有多種機型可供選擇，目前為止雙饋異步式和永磁直驅(qū)式在風(fēng)電 發(fā)展過程過逐步被選為主流的機型。目前雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機的關(guān)鍵性問題之一就是低電 壓穿越技術(shù)。目前國內(nèi)對低電壓穿越主要采用的是crowbar電路進行抑制，但其會帶來一 系列的缺點。在電網(wǎng)電壓低的情況下強行將雙饋風(fēng)力發(fā)電機變?yōu)榛\型異步發(fā)電機，運樣從 電網(wǎng)中吸收無功，不利于故障后電壓的恢復(fù)。 【實用新型內(nèi)容】
[0003] 本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有的雙饋風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)在進行低電壓穿越時， 電流變化幅度大，低電壓穿越效果差，并且不利于電壓恢復(fù)后系統(tǒng)的正常運行的問題。
[0004] 本實用新型的技術(shù)方案是：基于故障限流控制的雙饋風(fēng)力發(fā)電機的低電壓穿越系 統(tǒng)，包括雙饋風(fēng)力發(fā)電機和低電壓穿越裝置，所述低電壓穿越裝置包括故障限流器，故障限 流器設(shè)在雙饋風(fēng)力發(fā)電機和等效電網(wǎng)之間，所述故障限流器包括整流橋電路和分段切除電 路，所述整流橋電路包括第一橋臂、第二橋臂和第=橋臂，等效電網(wǎng)連接第一橋臂的中點， 第=橋臂的中點連接雙饋風(fēng)力發(fā)電機，所述分段切除電路并連接在第一橋臂的中點和第= 橋臂的中點之間。
[0005] 所述故障限流器的個數(shù)為=個，分別設(shè)在等效電網(wǎng)的=相輸出端上。運樣雖然橋 式故障限流器個數(shù)增多了，但是可W提供給雙饋風(fēng)力發(fā)電機應(yīng)對不平衡電壓跌落的能力。 例如只有A相電壓跌落，那么僅A相上面的橋式故障限制器投入運行，從而單獨抑制A相電 壓的跌落而不影響B(tài)，C相電壓的正常。
[0006] 所述整流橋電路的第一橋臂和第=橋臂的結(jié)構(gòu)相同，第一橋臂包括串聯(lián)連接的兩 個二極管。
[0007] 所述第二橋臂包括第一開關(guān)管、儲能電感、第一電阻、第二電阻和第一續(xù)流二極 管，第一開關(guān)管的發(fā)射極的集電極連接第一電阻的一端和第一續(xù)流二極管的正極，第一電 阻的另一端連接儲能電感的一端，第一續(xù)流二極管的負極連接第二電阻的一端，所述儲能 電感的另一端連接第二電阻的另一端，所述第二電阻的阻值大于第一電阻的阻值。儲能電 感中儲存的能量通過第一電阻和第二電阻同時消耗其儲存的能量。由于第二電阻是一個相 對很大的電阻，所W儲能電感中的能量很快就釋放出去，運種設(shè)計可W使故障限流電路的 具有適應(yīng)快速切換情況的能力。
[0008] 所述分段投切電路包括第=電阻、第四電阻、第五電阻、第二開關(guān)管和第=開關(guān) 管，第=電阻、第四電阻和第五電阻的阻值相同，所述第=電阻、第四電阻和第五電阻串聯(lián) 后連接在整流電路的第一橋臂中點和第=橋臂中點之間，第二開關(guān)管并接在第四電阻的兩 端，第=開關(guān)管并接在第五電阻的兩端。
[0009] 所述基于故障限流控制的雙饋風(fēng)力發(fā)電機的低電壓穿越系統(tǒng)包括網(wǎng)側(cè)變流器和 轉(zhuǎn)子側(cè)變流器，低電壓穿越裝置包括制動斬波電路，所述網(wǎng)側(cè)變流器的一端連接等效電網(wǎng)， 網(wǎng)側(cè)變流器的另一端連接轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的一端，轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的另一端連接雙饋風(fēng)力發(fā)電 機轉(zhuǎn)子繞組，制動斬波電路并接在網(wǎng)側(cè)變流器和轉(zhuǎn)子側(cè)變流器之間的直流母線的正負極之 間，所述制動斬波電路包括第四開關(guān)管、第六電阻和第二續(xù)流二極管，所述第四開關(guān)管的集 電極連接直流母線的正極，第四開關(guān)管的發(fā)射極通過第六電阻連接直流母線的負極，第二 續(xù)流二極管并接在第六電阻的兩端。所述制動斬波電路可W保護直流母線電壓不會失控升 高，制動斬波電路和故障限流器配合使用，當(dāng)故障電流限制器在系統(tǒng)中投切時，有可能也造 成對雙饋發(fā)電機的沖擊影響，通過采用制動斬波電路，不但可W限制直流母線電壓升高，同 時也能有效地抑制故障電流限制器投入和切除過程中帶來的雙饋風(fēng)力發(fā)電機大幅波動造 成的沖擊，抑制電網(wǎng)電壓跌落造成的電機定轉(zhuǎn)子電流升高和直流母線電壓升高。
[0010] 所述基于故障限流控制的雙饋風(fēng)力發(fā)電機的低電壓穿越系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)和電 壓傳感器，所述電壓傳感器設(shè)在雙饋風(fēng)力發(fā)電機的出口處，分別檢測A相B相C相電壓。控 制系統(tǒng)判定每一相檢測到機端電壓跌落后的跌落范圍，根據(jù)不同的電壓跌落范圍利用相應(yīng) 的投入和切除方法進行低電壓穿越操作。
[0011] 基于故障限流控制的雙饋風(fēng)力發(fā)電機的低電壓穿越系統(tǒng)的低電壓穿越方法，包 括：
[0012] 電壓出現(xiàn)跌落時，第一開關(guān)管、第二開關(guān)管和第=開關(guān)管根據(jù)不同的電壓跌落范 圍進行關(guān)斷，第=電阻、第四電阻和第五電阻組合分段投入；
[0013] 電壓恢復(fù)正常時，第二開關(guān)管、第=開關(guān)管和第一開關(guān)管依次導(dǎo)通，將第四電阻、 第五電阻和第=電阻依次切除。
[0014] 所述電壓跌落范圍在30% -50%內(nèi)，檢測到故障時：第一開關(guān)管關(guān)斷，第二開關(guān)管 和第=開關(guān)管同時導(dǎo)通，第=電阻投入，故障切除后：第一開關(guān)管導(dǎo)通，第二開關(guān)管，第=開 關(guān)管關(guān)斷。電流改走第二橋臂部分，第=電阻切除。
[0015] 電壓跌落范圍在50% -70%時，檢測到故障時：第一開關(guān)管關(guān)斷，第二開關(guān)管關(guān) 斷，第=開關(guān)管導(dǎo)通，第=電阻和第四電阻投入。故障切除后：第二開關(guān)管先導(dǎo)通，第四電阻 被切除，然后第一開關(guān)管導(dǎo)通，電流改走第二橋臂部分，第=電阻切除；
[0016] 電壓跌落范圍在70% -90%時，檢測到故障時：第一開關(guān)管關(guān)斷，第二開關(guān)管和第 =開關(guān)管同時關(guān)斷，第=電阻、第四電阻和第五電阻投入。故障結(jié)束后：首先第二開關(guān)管導(dǎo) 通，第四電阻被切除。然后第S開關(guān)管導(dǎo)通，第五電阻被切除。最后第一開關(guān)管導(dǎo)通，電流 改走第二橋臂部分，第=電阻被切除，恢復(fù)正常運行；
[0017] 所述基于故障限流控制的雙饋風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)進行投切過程時間差在3ms-6ms 之間。電壓跌落發(fā)生時，發(fā)電機的電流調(diào)節(jié)過程大約能引起一個Ims的延時。所述分段投切 過程的切換時間在3ms-6ms之間，能達到分段切除的實際目的。若切除時間間隔小于1ms， 在電機并沒有做出響應(yīng)就會繼續(xù)下一次切除，此時對電機來說，過快的切除小電阻仍相當(dāng) 于一下切除了一個大電阻；若切除時間間隔大于6ms，則系統(tǒng)總的切除時間就過長，當(dāng)系統(tǒng) 電壓已經(jīng)恢復(fù)正常了，機端電阻又切除過慢，會造成機端電壓長時間高于額定電壓，產(chǎn)生新 的故障。
[0018] 所述分段投切電路的等效電阻的確定方法為：
[002引式中：容是發(fā)電機出口變壓器的容量，V是發(fā)電機出口電壓，Rk是分段投切電路的 等效電阻。
[0023] 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有W下效果：故障限流器作為一種有效的技術(shù)措 施，能夠限制電網(wǎng)的短路容量，從而極大地減輕斷路器等各種高壓電氣設(shè)備的動、熱穩(wěn)定負 擔(dān)，提高其動作可靠性和使用壽命，保證電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定運行。另一方面，由于限制了短 路容量，有可能顯著降低對電網(wǎng)中各種電氣設(shè)備，如變壓器、斷路器、互感器等，W及電網(wǎng)結(jié) 構(gòu)的設(shè)計容量要求，大大節(jié)省投資。本實用新型的故障限流器限制故障電流并且有效拉高 電機定子側(cè)電壓，具有更好的低電壓穿越性能。
【附圖說明】
[0024] 圖1，本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[00巧]圖2,本實用新型故障限流器的電路原理圖；
[0026] 圖3,本實用新型的制動斬波電路的原理圖