本實用新型涉及一種雙饋風(fēng)力發(fā)電低電壓穿越系統(tǒng)，屬于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在風(fēng)電產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的今天，雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)占據(jù)著風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量的主導(dǎo)地位，當(dāng)發(fā)電機(jī)連接的電力系統(tǒng)發(fā)生電壓跌落時，電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子中會出現(xiàn)暫態(tài)浪涌電流，幅值可以達(dá)到額定電流值的5至6倍。如果不能有效抑制這種暫態(tài)電流和電機(jī)轉(zhuǎn)子相連接的變頻器就會因為過電流而退出運(yùn)行，甚至被損壞，此時電機(jī)會由于無法控制勵磁電流而失去對電磁轉(zhuǎn)矩的控制，之后發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速會在短時間內(nèi)快速上升，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速極限時就會引發(fā)剎車系統(tǒng)工作,導(dǎo)致電機(jī)退出運(yùn)行。這種狀態(tài)顯然無法滿足日益嚴(yán)苛的電網(wǎng)規(guī)則對發(fā)電系統(tǒng)的要求。

目前，大多數(shù)風(fēng)力發(fā)電雙饋機(jī)組都采用被動Crowbar電路，其機(jī)構(gòu)如附圖3所示。這種Crowbar電路有一個重大缺點：附圖3中的晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通之后,會由于晶閘管是半控型器件，所以在其導(dǎo)通之后無法關(guān)斷導(dǎo)通電流使Crowbar電路退出運(yùn)行，因此發(fā)電機(jī)組會因為需要大量吸收系統(tǒng)的無功功率而退出運(yùn)行，因此這種Crowbar電路對于電網(wǎng)故障的一種被動式的終極保護(hù)，無法滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)的并網(wǎng)運(yùn)行要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的技術(shù)解決問題：為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙饋風(fēng)力發(fā)電低電壓穿越系統(tǒng)，防止系統(tǒng)故障時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和電網(wǎng)分離。

本實用新型的技術(shù)解決方案：

一種雙饋風(fēng)力發(fā)電低電壓穿越系統(tǒng)，包括串聯(lián)連接的雙饋發(fā)電機(jī)、機(jī)側(cè)濾波器、機(jī)側(cè)變頻器、電網(wǎng)、網(wǎng)側(cè)濾波器、網(wǎng)側(cè)變頻器及并聯(lián)其上的主動crowbar電路，

其中主動crowbar電路包括三相二極管整流橋、放電電阻R1、IGBT和吸收電路，三相二極管整流橋由三路并聯(lián)的二極管組成，放電電阻R1與IGBT串聯(lián)并連接在三相二極管整流橋兩端，吸收電路連接在IGBT兩端。

吸收電路由吸收電阻R2和二極管并聯(lián)，再與吸收電容C1串聯(lián)組成。

三相二極管整流橋通過機(jī)側(cè)濾波器與雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子相連。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：

本實用新型通過引入主動crowbar電路，在嚴(yán)重的電網(wǎng)電壓跌落故障情況下，可以在保證1.5MW雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變頻器自身安全的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)機(jī)組的不脫網(wǎng)運(yùn)行，在電網(wǎng)故障的情況下，可以使雙饋發(fā)電機(jī)迅速恢復(fù)到可控運(yùn)行狀態(tài)，并能夠?qū)﹄娋W(wǎng)提供一定的有功功率和無功功率支持，實現(xiàn)了1.5MW雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越。

附圖說明

圖1為本實用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本實用新型主動crowbar電路圖；

圖3為現(xiàn)有技術(shù)中被動crowbar電路圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，一種雙饋風(fēng)力發(fā)電低電壓穿越系統(tǒng)，包括串聯(lián)連接的雙饋發(fā)電機(jī)、機(jī)側(cè)濾波器、機(jī)側(cè)變頻器、電網(wǎng)、網(wǎng)側(cè)濾波器、網(wǎng)側(cè)變頻器及并聯(lián)其上的主動crowbar電路，

如圖2所示，其中主動crowbar電路包括三相二極管整流橋1、放電電阻R、IGBT和吸收電路，三相二極管整流橋1由三路并聯(lián)的二極管組成，放電電阻R與IGBT串聯(lián)并連接在三相二極管整流橋1兩端，吸收電路由吸收電阻R2和二極管并聯(lián)，再與吸收電容C1串聯(lián)組成，三相二極管整流橋1通過機(jī)側(cè)濾波器5與雙饋發(fā)電機(jī)3的轉(zhuǎn)子相連。在IGBT開關(guān)過程中反向恢復(fù)電流作用于寄生電感，半導(dǎo)體將承受一個電壓過沖，電壓過沖可能損害半導(dǎo)體，在半導(dǎo)體中并聯(lián)一個吸收電路可以降低過電壓,保護(hù)IGBT。

當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落故障時，定轉(zhuǎn)子側(cè)出現(xiàn)5～6倍額定電流的沖擊電流,同時雙饋發(fā)電機(jī)輸出功率及轉(zhuǎn)矩會出現(xiàn)振蕩，系統(tǒng)檢測到轉(zhuǎn)子過電流后關(guān)閉網(wǎng)側(cè)變頻器9,開啟主動crowbar電路，這時機(jī)側(cè)電壓通過三相二極管整流橋1后，被加到放電電阻R1上，消耗多余的能量，由于主動crowbar電路的作用,定轉(zhuǎn)子暫態(tài)電流開始快速衰減,在此階段輸出有功功率下降,雙饋發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)中吸取一定無功功率，當(dāng)轉(zhuǎn)子側(cè)電流衰減到一定程度后,系統(tǒng)檢測到機(jī)側(cè)電壓下降到額定值以下，發(fā)出控制信號，關(guān)斷IGBT，主動crowbar電路關(guān)斷,轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器9重新工作,此時根據(jù)故障后電網(wǎng)實際電壓進(jìn)行控制。當(dāng)電網(wǎng)故障清除后,電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常,雙饋發(fā)電機(jī)經(jīng)過短暫的調(diào)節(jié)過程后,重新恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。在此過程中,轉(zhuǎn)子電流處于機(jī)側(cè)變頻器8可控范圍內(nèi),因此主動crowbar電路不需要動作。在整個暫態(tài)過程中,由于主動crowbar電路的保護(hù)作用,機(jī)側(cè)變頻器8可以一直工作在變頻器容量允許的范圍內(nèi)。雙饋發(fā)電機(jī)定子可以始終保持與電網(wǎng)相連,實現(xiàn)了低電壓穿越。

在主動crowbar電路設(shè)計中，合理的選取放電電阻R1的阻值比較重要。選取較大的阻值可以使暫態(tài)分量衰減更快，但較大的電阻值可能會造成轉(zhuǎn)子側(cè)的過壓進(jìn)一步升高，使直流母線電容反充電，同時還有可能損壞轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器。另外較大阻值的瞬態(tài)功耗也比較大，從散熱角度對放電電阻R1的體積也有一定要求。

本實用新型專利針對1.5MW雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),經(jīng)過多次實驗后所選的放電電阻阻值為1歐姆，吸收電阻R2選取阻值為3歐姆，吸收電容270微法,耐壓值1700VDC，在電網(wǎng)故障的情況下，可以使雙饋發(fā)電機(jī)迅速恢復(fù)到可控運(yùn)行狀態(tài)，并能夠?qū)﹄娋W(wǎng)提供一定的有功功率和無功功率支持，實現(xiàn)了1.5MW雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越。

本實用新型未作詳細(xì)描述內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。