專利名稱：一種兆瓦級風(fēng)電變流器抗電磁干擾系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于風(fēng)カ發(fā)電變流器相關(guān)領(lǐng)域，具體涉及ー種兆瓦級風(fēng)電變流器抗電磁干擾系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，風(fēng)カ發(fā)電在國家政策的扶持下高速發(fā)展，但隨著風(fēng)電裝機(jī)容量的不斷增カロ，風(fēng)電在電カ系統(tǒng)中的地位發(fā)生了轉(zhuǎn)變。風(fēng)電裝機(jī)容量較小時，它的運(yùn)行對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響可以不予考慮；當(dāng)風(fēng)電裝機(jī)容量越來越大，在系統(tǒng)中所占比例逐年增加時，它的運(yùn)行對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響將變得不容忽視。
現(xiàn)有的雙饋風(fēng)カ變流器，采用了大功率的電カ電子器件，在快速的開通關(guān)斷時產(chǎn)生大量的du/dt (過脈沖電壓)，尤其轉(zhuǎn)子側(cè)的du/dt會給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子造成損壞，同時變流器內(nèi)部大量的高速芯片和各種端ロ信號，極容易受到外界的干擾，一旦重要信號受到干擾，可能會使機(jī)組的運(yùn)行造成重大影響，嚴(yán)重的甚至?xí)p壞機(jī)組。目前國內(nèi)常用的雙饋風(fēng)電變流器一般由網(wǎng)側(cè)變換器和機(jī)側(cè)變換器組成，其中網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)側(cè)變流器都分別由各自的三個功率単元(每個功率単元包含兩個IBGT管以及驅(qū)動控制板和散熱器)構(gòu)成，機(jī)側(cè)變換器用于實(shí)現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁電流的控制，如圖11所
/Jn o例如，調(diào)試中發(fā)現(xiàn)變流器主斷路器在實(shí)際未合閘的狀態(tài)下，控制系統(tǒng)卻收到了合閘訊號，經(jīng)過示波器捕捉，確認(rèn)為干擾造成，如圖2，圖3所示，其中圖3為圖2的放大，由圖中可以看出，在圖3放大后，信號的干擾時間為350 ii S，而軟件采樣周期為200 ii S，信號干擾時間長于采樣周期，故此干擾信號將導(dǎo)致軟件誤判。在調(diào)試中，加入了 IOms的軟件濾波做為臨時解決方案，但此濾波將導(dǎo)致正常信號出現(xiàn)時判斷上的延時，對整個系統(tǒng)的運(yùn)行可能會造成無法估計的后果，故只有減少系統(tǒng)發(fā)出的電磁干擾EMI，増加系統(tǒng)抗干擾電磁兼容性EMC,才能在保證廣品性能的如提下提聞穩(wěn)定性，提聞廣品質(zhì)量?，F(xiàn)有針對風(fēng)電變流器的抗電磁干擾問題提出了相應(yīng)的改進(jìn)，如申請?zhí)枮镃N201110391480. 5,申請日為2011-12-1，名稱為“ー種故障穿越變流器”的發(fā)明，其技術(shù)方案為ー種故障穿越變流器，包括控制柜、并網(wǎng)柜、網(wǎng)側(cè)功率柜、機(jī)側(cè)功率柜以及CHOPPER模塊；柜體與柜體之間通過可拆分裝置進(jìn)行緊固；柜體與柜體之間通過并件柜連接；所述的控制柜內(nèi)部為刀熔開關(guān)、電機(jī)啟動器、變壓器、風(fēng)機(jī)串聯(lián)；風(fēng)機(jī)與加熱除濕串接；加熱除濕與一條由微型斷路器、接觸器、UPS、模塊電源和散熱風(fēng)扇串接的電路并聯(lián)，控制柜主要實(shí)現(xiàn)變流器的算法和邏輯控制、信號轉(zhuǎn)接的功能；并網(wǎng)柜由軟啟回路、主回路晶閘管模塊、后備保護(hù)電路串接；網(wǎng)側(cè)功率柜由電感、交流互感器以及整流模塊串接；機(jī)側(cè)功率模塊是由逆變模塊、交流互感器、以及RLC濾波電路串接。上述專利結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)置并不能有效的抑制過電壓的產(chǎn)生。這是因?yàn)檫@些參數(shù)的設(shè)計與控制算法及參數(shù)的組合有夫，由于涉及到電抗器、電阻和電容三種參數(shù)的組合可能太多，且電抗器的體積以及電容器的價格等因素的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員很難設(shè)計出合理可行的濾波器參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述風(fēng)電變流器存在強(qiáng)電磁干擾信號的問題，現(xiàn)在特別提出ー種兆瓦級風(fēng)電變流器抗電磁干擾系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種兆瓦級風(fēng)電變流器抗電磁干擾系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、變流器、主控制器和變壓器，所述變流器分別與主控制器、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和變壓器連接，其特征在干變流器和主控器之間通過握手通信控制變流器的啟停，變流器經(jīng)過du/dt過電壓抑制器和電纜與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子連接，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與變壓器相連，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電流通過發(fā)電機(jī)定子饋送到變壓器；
所述變流器輸出端設(shè)置的du/dt過電壓抑制濾波裝置為RLCニ階低通濾波網(wǎng)絡(luò)，RLCニ階低通濾波網(wǎng)絡(luò)以近端連接的方式接在變流器機(jī)側(cè)調(diào)制部分功率単元模塊輸出銅排上，通過電纜線和機(jī)艙內(nèi)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相連；
RLCニ階低通濾波網(wǎng)絡(luò)為型網(wǎng)絡(luò)，電抗器L和變流器機(jī)側(cè)的調(diào)制部分連接，出線端直接接到發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)，RC相串聯(lián)掛在電抗器L的輸入端上；所述RLC ニ階低通濾波網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)為電抗器 L=O. 07mH, R=1200ff/30 Q，C=O. 01 u F/1400V ；
所述變流器與主控制器相連的一端的端口上設(shè)置有浪涌信號抑制板，所述浪涌信號抑制板包括氣體放電管、壓敏電阻和TVS管；
氣體放電管和壓敏電阻以及TVS管組成型網(wǎng)絡(luò)，其中，氣體放電管的兩端接到變流器信號端ロ，TVS管的兩端接到主控的信號端ロ，中間串聯(lián)壓敏電阻；
所述變流器采用單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地的混合接地。所述氣體放電管的鉗位電壓為90V、峰值通流量為20000A (8/20ii S)，運(yùn)行溫度為-40°C至 90°C。所述壓敏電阻的鉗位電壓為56V、峰值通流量為2000A (8/20ii S)，運(yùn)行溫度為-65°C至 125°C。所述TVS管的鉗位電壓為43V，峰值通流量為21. 7A，運(yùn)行溫度為-50°C至85°C。所述混合接地具體為配電變壓器的零線連接到零線端子上，再由該端子分配到各用電終端(如開關(guān)電源零線，UPS電源零線，板卡零線等等)，各終端之間為串聯(lián)和并聯(lián)接法混合接到零線端子，再全部從零線端子通過ー根電纜接到接地銅牌，此處為單點(diǎn)接地；而各用電終端的保護(hù)接地直接引到接地銅牌上，即多點(diǎn)接地。所述變流器的信號屏蔽線采用多芯屏蔽線。所述屏蔽線采用360度接地，連接到弱電的銅排上，所述屏蔽線外卡接有接地環(huán)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
I、本設(shè)計從系統(tǒng)仿真的思路出發(fā)，根據(jù)濾波器工作的原理，找到這幾種參數(shù)對過壓能力抑制最本質(zhì)的影響，從而尋找出最優(yōu)的參數(shù)組合，結(jié)合了多種手段改善了電磁干擾對變流器的影響。2、由于設(shè)置有du/dt過電壓抑制濾波裝置，并采用本發(fā)明RLC濾波網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)設(shè)置，通過延長PWM電壓脈沖的上升時間來降低電機(jī)端過電壓及高頻振蕩，從而達(dá)到保護(hù)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的目的。并且在保證安裝體積和成本的前提下，有效的抑制了過電壓的產(chǎn)生。
3、端ロ設(shè)置有浪涌抑制板，在浪涌沖擊過程中，避免了板件掉電重啟現(xiàn)象和器件毀損、燒焦現(xiàn)象的發(fā)生，板件能夠正常運(yùn)行，浪涌沖擊后板件電路正常，能夠正?？刂评^電器輸出，不影響再次使用。4、采用本發(fā)明的參數(shù)配置，所述浪涌信號抑制板的結(jié)構(gòu)使信號端ロ的防護(hù)等級可以達(dá)到1400V的脈沖信號沖擊。5、混合接地的方式中弱電回路系統(tǒng)獨(dú)立，與強(qiáng)電隔離，在變頻器系統(tǒng)內(nèi)部強(qiáng)電與弱電之間不會形成地回路干擾，有助于泄放靜電，把弱電地懸浮起來，給弱電的控制平臺提供一個相對可靠的基礎(chǔ)。6、屏蔽線使用多芯屏蔽線，節(jié)省纜線成本，減小裝配時的工作量，降低信號干擾。


圖I為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為現(xiàn)有干擾的示波器捕捉圖。圖3為圖2的放大圖。圖4為近端連接du/dt過電壓抑制濾波裝置示意圖。圖5為沒有du/dt過電壓抑制濾波裝置的變流器輸出端脈沖波形。圖6為du/dt過電壓抑制濾波裝置的變流器輸出端脈沖波形。圖7為I. 5MW雙饋風(fēng)電變流器増加dudt設(shè)備前后對比實(shí)測波形。圖8為防浪涌板的設(shè)計原理。圖9為DO通道IKV的耦合浪涌沖擊試驗(yàn)結(jié)果。圖10為變流器混合式接地方式。圖11為目前國內(nèi)常用的雙饋風(fēng)電變流器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式一種兆瓦級風(fēng)電變流器抗電磁干擾系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、變流器、主控制器和變壓器，所述變流器分別與主控制器、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和變壓器連接，變流器和主控器之間通過握手通信控制變流器的啟停，變流器經(jīng)過du/dt過電壓抑制器和電纜與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子連接，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與變壓器相連，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電流通過發(fā)電機(jī)定子饋送到變壓器；所述變流器輸出端設(shè)置的du/dt過電壓抑制濾波裝置為RLC ニ階低通濾波網(wǎng)絡(luò)，RLCニ階低通濾波網(wǎng)絡(luò)以近端連接的方式接在變流器機(jī)側(cè)調(diào)制部分功率単元模塊輸出銅排上，通過電纜線和機(jī)艙內(nèi)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相連；RLC ニ階低通濾波網(wǎng)絡(luò)為型網(wǎng)絡(luò)，電抗器L和機(jī)側(cè)的調(diào)制部分相連接，出線端直接接到發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)，RC相串聯(lián)掛在電抗器L的輸入端上；所述RLC ニ階低通濾波網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)為電抗器L=O. 07mH,R=1200ff/30 Q , C=O. 01 u F/1400V ;所述變流器與主控制器相連的一端的端口上設(shè)置有浪涌信號抑制板，所述浪涌信號抑制板包括氣體放電管、壓敏電阻和TVS管；氣體放電管和壓敏電阻以及TVS管組成型網(wǎng)絡(luò)，其中，氣體放電管的兩端接到變流器信號端ロ，TVS管的兩端接到主控的信號端ロ，中間串聯(lián)壓敏電阻；所述變流器采用單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地的混合接地。過電壓抑制的機(jī)理比較復(fù)雜，目前的分析方法都不能從本質(zhì)上找到RLC參數(shù)對過電壓抑制的效果的影響。其理論計算得到過電壓的最大值為
權(quán)利要求
1.一種兆瓦級風(fēng)電變流器抗電磁干擾系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、變流器、主控制器和變壓器，所述變流器分別與主控制器、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和變壓器連接，其特征在于變流器和主控器之間通過握手通信控制變流器的啟停，變流器經(jīng)過du/dt過電壓抑制器和電纜與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子連接，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與變壓器相連，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電流通過發(fā)電機(jī)定子饋送到變壓器； 所述變流器輸出端設(shè)置的du/dt過電壓抑制濾波裝置為RLC二階低通濾波網(wǎng)絡(luò)，RLC二階低通濾波網(wǎng)絡(luò)以近端連接的方式接在變流器機(jī)側(cè)調(diào)制部分功率單元模塊輸出銅排上，通過電纜線和機(jī)艙內(nèi)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相連； RLC二階低通濾波網(wǎng)絡(luò)為型網(wǎng)絡(luò)，電抗器L和機(jī)側(cè)的調(diào)制部分連接，出線端直接接到發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)，RC相串聯(lián)掛在電抗器L的輸入端上；所述RLC 二階低通濾波網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)為電抗器 L=O. 07mH, R=1200ff/30 Q，C=O. 01 u F/1400V ； 所述變流器與主控制器相連的一端的端口上設(shè)置有浪涌信號抑制板，所述浪涌信號抑制板包括氣體放電管、壓敏電阻和TVS管； 氣體放電管和壓敏電阻以及TVS管組成型網(wǎng)絡(luò)，其中，氣體放電管的兩端接到變流器信號端口，TVS管的兩端接到主控的信號端口，中間串聯(lián)壓敏電阻； 所述變流器采用單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地的混合接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種兆瓦級風(fēng)電變流器抗電磁干擾系統(tǒng)，其特征在于所述氣體放電管的鉗位電壓為90V、峰值通流量為20000A (8/20 US),運(yùn)行溫度為_40°C至90。。。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種兆瓦級風(fēng)電變流器抗電磁干擾系統(tǒng)，其特征在于所述壓敏電阻的鉗位電壓為56V、峰值通流量為2000A (8/20 u S),運(yùn)行溫度為_65°C至125°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種兆瓦級風(fēng)電變流器抗電磁干擾系統(tǒng)，其特征在于所述TVS管的鉗位電壓為43V，峰值通流量為21. 7A，運(yùn)行溫度為-50°C至85°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的一種兆瓦級風(fēng)電變流器抗電磁干擾系統(tǒng)，其特征在于所述混合接地具體為配電變壓器的零線連接到零線端子上，再由該端子分配到各用電終端，各終端之間為串聯(lián)和并聯(lián)接法混合接到零線端子，再全部從零線端子通過一根電纜接到接地銅牌，此處為單點(diǎn)接地；而各用電終端的保護(hù)接地直接引到接地銅牌上，即多點(diǎn)接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種兆瓦級風(fēng)電變流器抗電磁干擾系統(tǒng)，其特征在于所述變流器的信號屏蔽線采用多芯屏蔽線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種兆瓦級風(fēng)電變流器抗電磁干擾系統(tǒng)，其特征在于所述屏蔽線采用360度接地，連接到弱電的銅排上，所述屏蔽線外卡接有接地環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電變流器相關(guān)領(lǐng)域，具體涉及一種兆瓦級風(fēng)電變流器抗電磁干擾系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、變流器、主控制器和變壓器，所述變流器分別與主控制器、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和變壓器連接，其特征在于變流器和主控器之間通過握手通信控制變流器的啟停，變流器經(jīng)過du/dt過電壓抑制器和電纜與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子連接，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與變壓器相連，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電流通過發(fā)電機(jī)定子饋送到變壓器；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本設(shè)計從系統(tǒng)仿真的思路出發(fā)，根據(jù)濾波器工作的原理，找到這幾種參數(shù)對過壓能力抑制最本質(zhì)的影響，從而尋找出最優(yōu)的參數(shù)組合，結(jié)合了多種手段改善了電磁干擾對變流器的影響。
文檔編號H02M1/44GK102957311SQ20121045613
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者趙霽, 閔澤生, 陳建國, 蔣馳雷, 杜睿, 石方舟, 李秀君 申請人:四川東方電氣自動控制工程有限公司