專利名稱：一種雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及風(fēng)電領(lǐng)域，具體而言，涉及ー種雙饋型風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越裝置。
背景技術(shù)：
兆瓦級(jí)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用迅速發(fā)展，其中雙饋感應(yīng)電動(dòng)機(jī)由于其自身的優(yōu)勢(shì)成為了大型風(fēng)電機(jī)組的發(fā)展趨勢(shì)，在新裝機(jī)組中所占比例較大。其優(yōu)點(diǎn)主要有兩方面，一是由于雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子的電磁關(guān)系，變流器只需要提供轉(zhuǎn)差功率就能 夠調(diào)節(jié)風(fēng)カ發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)能的最大功率跟蹤，很大程度上減小了變速風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)變流器的容量；ニ是發(fā)電系統(tǒng)可以通過(guò)對(duì)勵(lì)磁電流的相位和幅值的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)有功功率和無(wú)功功率的獨(dú)立控制，以保證風(fēng)カ發(fā)電機(jī)運(yùn)行于單位功率因數(shù)，提高電カ系統(tǒng)的利用率。但是其缺點(diǎn)也顯而易見(jiàn)，由于其只需要提供部分額定功率，所以雙饋型感應(yīng)發(fā)電系統(tǒng)(Double Fed Induction Generator,DFIG)使用了小容量變流器。變流器容量的減小必定減弱DFIG系統(tǒng)抗御電網(wǎng)故障的能力。國(guó)內(nèi)外大量數(shù)據(jù)表明，如未加處理，當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)DFIG將從電網(wǎng)解列。所以當(dāng)電網(wǎng)電壓低落時(shí)如何保持DFIG系統(tǒng)保持與電網(wǎng)連接并提供對(duì)電網(wǎng)的支撐以穩(wěn)定當(dāng)前的電カ系統(tǒng)，成為了研究熱點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種雙饋型風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越裝置，用以在電網(wǎng)電壓跌落期間向電網(wǎng)提供無(wú)功功率補(bǔ)償，維護(hù)電網(wǎng)穩(wěn)定。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種雙饋型風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越裝置，其包括網(wǎng)側(cè)變流器、機(jī)側(cè)變流器和主動(dòng)式Crowbar (撬棒)電路，其中網(wǎng)側(cè)變流器與風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)中變壓器前的直流母線相連接，網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)側(cè)變流器串聯(lián)，機(jī)側(cè)變流器與風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)中的雙饋感應(yīng)電機(jī)相連接；主動(dòng)式Crowbar電路與機(jī)側(cè)變流器和雙饋感應(yīng)電機(jī)相連接。較佳的，網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)側(cè)變流器分別連接同一穩(wěn)壓電容。較佳的，主動(dòng)式Crowbar電路包括絕緣柵雙極型晶體管(InsulatedGateBipolar Transistor, IGBT)、放電電阻、第一ニ極管、3個(gè)第ニニ極管和3個(gè)第三ニ極管，其中第一ニ極管連接在絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極和集電極之間；3個(gè)第ニニ極管中的每ー個(gè)與3個(gè)第三ニ極管中的每ー個(gè)兩兩串聯(lián)后并聯(lián)，并進(jìn)而與放電電阻串聯(lián)后連接在絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極和集電極之間；其中，從兩兩串聯(lián)的第二ニ極管和第三ニ極管之間的連線連接至機(jī)側(cè)變流器和雙饋感應(yīng)電機(jī)。上述實(shí)施例能夠在電網(wǎng)電壓跌落和恢復(fù)時(shí)抑制轉(zhuǎn)子側(cè)的過(guò)電壓和過(guò)電流，對(duì)變流器和轉(zhuǎn)子繞組提供保護(hù)。且能夠在電網(wǎng)電壓跌落期間向電網(wǎng)提供無(wú)功功率補(bǔ)償，以維護(hù)電網(wǎng)穩(wěn)定，極大地提高了風(fēng)電機(jī)組整體安全性和可靠性。

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明一實(shí)施例的雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越裝置示意圖；圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例的電壓跌落檢測(cè)流程圖；圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例的Crowbar電路控制流程示意圖；圖4為本實(shí)用新型一實(shí)施例的主動(dòng)式Crowbar電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。圖I為本發(fā)明一實(shí)施例的雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越裝置示意圖；在圖I中，10為電網(wǎng)，20為變壓器，30為雙饋型感應(yīng)電極，40為齒輪箱，50為葉片，60為網(wǎng)側(cè)變流器，70為機(jī)側(cè)變流器,80為主動(dòng)式Crowbar電路。如圖所示,該低電壓穿越裝置包括網(wǎng)側(cè)變流器60、機(jī)側(cè)變流器70和主動(dòng)式Crowbar電路80，其中網(wǎng)側(cè)變流器60與風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)中變壓器20前的直流母線相連接，網(wǎng)側(cè)變流器60和機(jī)側(cè)變流器70串聯(lián)，機(jī)側(cè)變流器70與風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)中的雙饋感應(yīng)電機(jī)30相連接；主動(dòng)式Crowbar電路80與機(jī)側(cè)變流器70和雙饋感應(yīng)電機(jī)30相連接。變頻器轉(zhuǎn)子側(cè)接入Crowbar電路,并在電流內(nèi)環(huán)中改進(jìn)PI控制算法,實(shí)現(xiàn)Crowbar電路的智能化投入與切除，按照規(guī)定嚴(yán)格實(shí)時(shí)向電網(wǎng)發(fā)送無(wú)功功率以維持電網(wǎng)穩(wěn)定，維護(hù)直流母線電壓穩(wěn)定以維持發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。網(wǎng)側(cè)變流器在電網(wǎng)電壓正常以及發(fā)生跌落時(shí)均負(fù)責(zé)維持直流母線電壓穩(wěn)定，并在發(fā)生電網(wǎng)電壓跌落時(shí)按照規(guī)定向電網(wǎng)發(fā)送無(wú)功功率以維持電網(wǎng)穩(wěn)定，可以設(shè)定在電網(wǎng)電壓跌落50%時(shí)持續(xù)0. 5s,網(wǎng)側(cè)變流器向電網(wǎng)發(fā)送無(wú)功功率為0. 3pu。機(jī)側(cè)變流器用于提供轉(zhuǎn)差功率，維持發(fā)電機(jī)定子輸出穩(wěn)定的與電網(wǎng)幅值、相位相同的電能。進(jìn)行最大風(fēng)能捕獲，發(fā)生電網(wǎng)故障時(shí)轉(zhuǎn)子過(guò)電流被Crowbar電路抑制。Crowbar電路采用主動(dòng)式Crowbar電路，該電路能夠按照控制策略隨時(shí)投入和切除，而傳統(tǒng)的被動(dòng)式Crowbar電路當(dāng)故障發(fā)生時(shí)系統(tǒng)將其投入后本能在電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)自動(dòng)脫離，即脫離是不受控制，影響發(fā)電系統(tǒng)的正常狀態(tài)恢復(fù)，因此本電路稱為主動(dòng)式Crowbar電路。發(fā)生電網(wǎng)故障時(shí)主動(dòng)式Crowbar電路被接入，以保護(hù)發(fā)電機(jī)及轉(zhuǎn)子側(cè)變流 器，并發(fā)出無(wú)功功率，維持電網(wǎng)穩(wěn)定。圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例的電壓跌落檢測(cè)流程圖；圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例的Crowbar電路控制流程示意圖。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，可以采用無(wú)延時(shí)的改進(jìn)dq變換法檢測(cè)電壓跌落，可以快速的檢測(cè)出電壓跌落的幅值、起始時(shí)刻。通過(guò)檢測(cè)q軸電壓幅值的辦法判斷電網(wǎng)電壓是否出現(xiàn)跌落，進(jìn)而控制控制算法，投入Crowbar電路。且對(duì)電壓傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行了濾波處理。該方法能夠滿足DFIG系統(tǒng)低電壓運(yùn)行的實(shí)時(shí)性方面的要求。例如，為穩(wěn)定網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)側(cè)變流器的電壓，網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)側(cè)變流器分別連接同一穩(wěn)壓電容。圖4為本實(shí)用新型一實(shí)施例的主動(dòng)式Crowbar電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，主動(dòng)式Crowbar電路包括絕緣柵雙極型晶體管201、放電電阻203、第一ニ極管202、3個(gè)第ニニ極管204和3個(gè)第三ニ極管205，其中第一ニ極管203連接在絕緣柵雙極型晶體管201的發(fā)射極和集電極之間；-[0032]3個(gè)第二ニ極管204中的每ー個(gè)與3個(gè)第三ニ極管205中的每ー個(gè)兩兩串聯(lián)后并聯(lián)，并進(jìn)而與放電電阻202串聯(lián)后連接在絕緣柵雙極型晶體管201的發(fā)射極和集電極之間；其中，從兩兩串聯(lián)的第二ニ極管204和第三ニ極管205之間的連線連接至機(jī)側(cè)變流器和雙饋感應(yīng)電機(jī)。主動(dòng)式Crowbar電路通過(guò)使用IGBT全控器件實(shí)現(xiàn)瞬間投入或切除。串聯(lián)放電電阻阻值選取較為關(guān)鍵，需要選取較大的阻值以保證暫態(tài)分量快速衰減，但阻值較大會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子側(cè)過(guò)電壓，進(jìn)而導(dǎo)致直流母線電壓反向充電，并可能損壞轉(zhuǎn)子側(cè)變流器，且其瞬間功耗也較大，對(duì)體積也有較大要求。因此，根據(jù)仿真結(jié)果，綜合考慮選取的放電電阻阻值為0. 06pu。上述方案經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，能夠在電網(wǎng)電壓跌落和恢復(fù)時(shí)抑制轉(zhuǎn)子側(cè)的過(guò)電壓和過(guò)電流，對(duì)變流器和轉(zhuǎn)子繞組提供保護(hù)。且能夠在電網(wǎng)電壓跌落期間向電網(wǎng)提供無(wú)功功率補(bǔ)償，以維護(hù)電網(wǎng)穩(wěn)定，極大地提高了風(fēng)電機(jī)組整體安全性和可靠性。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解附圖只是ー個(gè)實(shí)施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實(shí)施本實(shí)用新型所必須的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)施例中的裝置中的模塊可以按照實(shí)施例描述分布于實(shí)施例的裝置中，也可以進(jìn)行相應(yīng)變化位于不同于本實(shí)施例的ー個(gè)或多個(gè)裝置中。上述實(shí)施例的模塊可以合并為ー個(gè)模塊，也可以進(jìn)ー步拆分成多個(gè)子模塊。最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種雙饋型風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越裝置，其特征在于，包括網(wǎng)側(cè)變流器、機(jī)側(cè)變流器和主動(dòng)式撬棒電路，其中 所述網(wǎng)側(cè)變流器與風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)中變壓器前的直流母線相連接，所述網(wǎng)側(cè)變流器和所述機(jī)側(cè)變流器串聯(lián)，所述機(jī)側(cè)變流器與風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)中的雙饋感應(yīng)電機(jī)相連接； 所述主動(dòng)式撬棒電路與所述機(jī)側(cè)變流器和所述雙饋感應(yīng)電機(jī)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低電壓穿越裝置，其特征在于，所述網(wǎng)側(cè)變流器和所述機(jī)側(cè)變流器分別連接同一穩(wěn)壓電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低電壓穿越裝置，其特征在于，所述主動(dòng)式撬棒電路包括絕緣柵雙極型晶體管、放電電阻、第一ニ極管、3個(gè)第ニニ極管和3個(gè)第三ニ極管，其中 所述第一ニ極管連接在所述絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極和集電極之間； 所述3個(gè)第ニニ極管中的每ー個(gè)與所述3個(gè)第三ニ極管中的每ー個(gè)兩兩串聯(lián)后并聯(lián)，并進(jìn)而與所述放電電阻串聯(lián)后連接在所述絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極和集電極之間； 其中，從兩兩串聯(lián)的所述第二ニ極管和所述第三ニ極管之間的連線連接至所述機(jī)側(cè)變流器和所述雙饋感應(yīng)電機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越裝置，其包括網(wǎng)側(cè)變流器、機(jī)側(cè)變流器和主動(dòng)式撬棒電路，其中，網(wǎng)側(cè)變流器與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中變壓器前的直流母線相連接，網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)側(cè)變流器串聯(lián)，機(jī)側(cè)變流器與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的雙饋感應(yīng)電機(jī)相連接；主動(dòng)式撬棒電路與機(jī)側(cè)變流器和雙饋感應(yīng)電機(jī)相連接。
文檔編號(hào)H02J3/18GK202444271SQ20122005398
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者劉鳳龍, 施永吉, 楊靜, 林繼剛 申請(qǐng)人:華銳風(fēng)電科技(集團(tuán))股份有限公司