專利名稱：IGBT型Crowbar的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電氣裝置，具體涉及一種用于雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的IGBT 型 Crowbar 裝置。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電是近十年來國際上發(fā)展速度最快的清潔能源技術(shù)。隨著風(fēng)電場裝機(jī)容量的上升，風(fēng)力發(fā)電容量在電網(wǎng)中的比例越來越大，風(fēng)力發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間的相互影響作用顯得日益重要?？紤]到電網(wǎng)故障時風(fēng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)對電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響，各國對低電壓穿越提出了嚴(yán)格的技術(shù)要求。所謂低電壓穿越，指在風(fēng)機(jī)并網(wǎng)點(diǎn)發(fā)生電壓跌落的時候，風(fēng)機(jī)能夠保持并網(wǎng)，甚至向電網(wǎng)提供一定的無功功率，支持電網(wǎng)恢復(fù)，直到電網(wǎng)恢復(fù)正常，從而“穿越”這個低電壓時間區(qū)域。即要求電網(wǎng)電壓跌落時風(fēng)電機(jī)組仍具有不間斷運(yùn)行能力。在故障期間，發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)仍繼續(xù)保持連接，故障切除后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，為系統(tǒng)提供必要的有功和無功功率支持，減少電壓崩潰的危險，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。目前主要采用Crowbar電路來實(shí)現(xiàn)電壓跌落時風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的不間斷運(yùn)行。該技術(shù)在電壓跌落時切斷發(fā)電機(jī)勵磁電源，投入轉(zhuǎn)子旁路保護(hù)電阻來限制轉(zhuǎn)子回路的最大電流，達(dá)到保護(hù)轉(zhuǎn)子勵磁電源和發(fā)電機(jī)的目的。現(xiàn)有的IGBT型Crowbar有的為被動式Crowbar，在電網(wǎng)發(fā)生電壓跌落故障時投入，但一經(jīng)投入之后就無法控制切出，因此即便電網(wǎng)故障切除，雙饋?zhàn)冾l器仍不能自動恢復(fù)正常只能花費(fèi)較長的時間人工重啟，無法滿足雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越的要求。有的雖然為主動式Crowbar，滿足在需要的時候隨時被控制切出以恢復(fù)雙饋?zhàn)冾l器的正常運(yùn)行狀態(tài)的條件，但是泄放電阻一般是阻值固定的，這樣的Crowbar結(jié)構(gòu)在選擇泄放電阻的時候，多根據(jù)母線電壓的耐受能力來選擇盡可能小的泄放電阻的阻值。這樣雖然保護(hù)住了母線，但是在Crowbar切出的時候，容易引起二次過流或者多次再過流重新投入Crowbar,或者必須長時間投入Crowbar,很難滿足國標(biāo)要求的無功支撐時間和功率恢復(fù)時間的要求。發(fā)明內(nèi)容為解決上述現(xiàn)有被動型和主動型Crowbar存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、風(fēng)機(jī)變頻器不能自動恢復(fù)或者Crowbar電阻阻值固定，Crowbar多次投入導(dǎo)致無法滿足國標(biāo)要求的無功支撐以及有功功率恢復(fù)時間的要求的問題，本實(shí)用新型提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、在電網(wǎng)電壓跌落故障切除后能控制切出并且泄放電阻阻值可控的主動IGBT型Crowbar裝置，以實(shí)現(xiàn)雙饋?zhàn)冾l器的自動恢復(fù)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:一種IGBT型Crowbar，其特征在于:包括整流橋、一個雙聯(lián)的IGBT、一組泄放電阻R3、一組吸收電路及控制單元電路；整流橋的交流側(cè)連接至雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)；雙聯(lián)的IGBT由IGBTl和IGBT2組成，IGBT1、泄放電阻與整流橋的直流側(cè)串聯(lián)構(gòu)成放電主回路，IGBT2與泄放電阻并聯(lián)組成泄放電阻的阻值調(diào)節(jié)回路；吸收電路與雙聯(lián)的IGBT并聯(lián)，與IGBTl和IGBT2分別組成吸收回路；控制單元電路包含為IGBTl和IGBT2提供驅(qū)動信號的驅(qū)動電路、可實(shí)時檢測泄放電阻兩端電壓值的電壓檢測電路。所述的整流橋?yàn)槿M大容量二極管D1-D6并排設(shè)置，由兩個整流橋直流銅排并聯(lián)而成；設(shè)有相應(yīng)的整流橋散熱支撐板。[0007]所述的雙聯(lián)的IGBT置于IGBT散熱支撐板上。所述的泄放電阻R3由一組低阻值、大功率的電阻并聯(lián)而得，設(shè)置在風(fēng)機(jī)控制柜內(nèi)。所述的吸收電路中Cl和Rl串聯(lián)于IGBTl的發(fā)射極和集電極間；吸收電路中C2和R2與串聯(lián)于IGBT2的發(fā)射極和集電極間；吸收電路板與吸收電路安裝板組合設(shè)置于主動型Crowbar后端。所述的控制單元電路板設(shè)置于IGBT型Crowbar頂部，控制單元的絕緣蓋板設(shè)置于控制單元電路板的上方。采用上述技術(shù)方案后，本實(shí)用新型采用模塊化組裝，且IGBT的使用數(shù)量減少為2個，結(jié)構(gòu)簡單合理，安裝使用輕便靈活，成本較低；同時在電網(wǎng)電壓跌落故障切除后，實(shí)用新型能控制切出并且泄放電阻阻值可控，從而在低電壓穿越過程中，能夠保證母線電壓的安全同時避免Crowbar的多次投入或者長時間投入，以滿足國標(biāo)要求的無功支撐時間以及有功功率恢復(fù)時間的要求。


圖1是本實(shí)用新型的原理示意圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)用新型的IGBT型Crowbar用于為雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組提供低電壓穿越的功能。本實(shí)用新型實(shí)施例中的IGBT型Crowbar，包括:整流橋模塊，一個雙聯(lián)的IGBT，一組泄放電阻，一組吸收電路板，控制單兀電路板，一個Crowbar外殼,一塊整流橋散熱支撐板，一塊IGBT散熱板，一塊吸收電路安裝板，兩個整流橋直流銅排，一張控制單元的絕緣蓋板。其中:整流橋?yàn)槿M大容量二極管D1-D6并排布置，由整流橋直流銅排并聯(lián)，搭建成一組大容量整流橋。整流橋交流側(cè)連接到雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)。整流橋配備有相應(yīng)的散熱支撐板。雙聯(lián)的IGBT由IGBTl和IGBT2組成，安裝在IGBT散熱板上。IGBTl和泄放電阻R3串聯(lián)在Crowbar整流橋的正負(fù)母線之間，構(gòu)成放電主回路。IGBT2與泄放電阻R3并聯(lián)，組成泄放電阻R3的阻值調(diào)節(jié)回路。泄放電阻R3由一組低阻值、大功率的電阻并聯(lián)而得，可以與Crowbar控制電路分離，安裝在風(fēng)機(jī)控制柜的其他位置。吸收電路板、吸收電路的安裝板，組合安裝在Crowbar的后端。吸收電路與雙聯(lián)IGBT并聯(lián)，分別與IGBT1、IGBT2組成兩個吸收回路。在實(shí)施例中吸收電路中Cl和Rl串聯(lián)于IGBTl的發(fā)射級和集電極間；吸收電路中C2和R2與串聯(lián)于IGBT2的發(fā)射級和集電極間?？刂茊卧娐钒灏?IGBT的驅(qū)動電路、泄放電阻的電壓檢測電路。驅(qū)動電路分別為IGBTl和IGBT2提供驅(qū)動信號。檢測電路實(shí)時檢測泄放電阻兩端的電壓值，給出反饋信號，以便精確調(diào)節(jié)泄放電阻的等效阻值。實(shí)施例中控制單元電路板安裝在Crowbar的頂部，控制單元的絕緣蓋板安裝在控制單元電路板的上方，用于保護(hù)控制單元電路板，防止使用時發(fā)生觸電危險。本實(shí)用新型在進(jìn)行低電壓穿越時，具體工作步驟如下:(I)當(dāng)檢測到電網(wǎng)電壓跌落故障后，檢測到雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)感應(yīng)出大電流的有可能危害到雙饋?zhàn)兞髌鞯臅r候，控制單元驅(qū)動IGBT1，使泄放電阻R3回路導(dǎo)通，以避免大電流直接沖擊雙饋?zhàn)兞髌鳎：﹄娏﹄娮悠骷?，或者造成母線電壓過高。(2)根據(jù)檢測到泄放電阻R3兩端的電壓值，調(diào)整IGBT2驅(qū)動信號的PWM占空比，限制泄放電阻R3的接入時間以等效調(diào)節(jié)泄放電阻的阻值。(3)判斷泄放電阻R3阻值已經(jīng)調(diào)節(jié)合適以及泄放電阻R3兩端的電壓值適中的時候，控制單元控制切出IGBTl。(4 )在電網(wǎng)電壓恢復(fù)的時候，重復(fù)上述(I)、( 2 )、( 3 )的步驟，通過檢測電路實(shí)時檢測泄放電阻兩端的電壓值，給出反饋信號，從而精確地調(diào)節(jié)泄放電阻的等效阻值。經(jīng)過(I)至(4)的工作步驟，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)雙饋發(fā)電機(jī)組的低電壓穿越過程。在本實(shí)用新型實(shí)施例中，根據(jù)圖1所示的原理示意圖，將IGBT型Crowbar模塊進(jìn)行合理的有效分解成為4個小模塊，即IGBT模塊、整流橋模塊，吸收電路模塊，控制單元模塊。所有模塊全部組裝在Crowbar外殼上，IGBT模塊和吸收電路模塊上下錯開安裝，充分留出整流橋和IGBT的散熱空間，吸收電路模塊安裝在Crowbar的后端，控制單元模塊安裝在Crowbar的頂部，所有鈑金材料都是采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼材料，表面經(jīng)拉絲工藝處理，外觀美觀，且有極高耐腐蝕性，完全滿足風(fēng)電機(jī)組復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境。本實(shí)用新型中所涉及的其它電路均為常規(guī)電路，這里不再贅述。
權(quán)利要求1.1GBT型Crowbar，其特征在于:包括整流橋、一個雙聯(lián)的IGBT、一組泄放電阻R3、一組吸收電路及控制單元電路；整流橋的交流側(cè)連接至雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)；雙聯(lián)的IGBT由IGBTl和IGBT2組成，IGBT1、泄放電阻與整流橋的直流側(cè)串聯(lián)構(gòu)成放電主回路，IGBT2與泄放電阻并聯(lián)組成泄放電阻的阻值調(diào)節(jié)回路；吸收電路與雙聯(lián)的IGBT并聯(lián)，與IGBTl和IGBT2分別組成吸收回路；控制單元電路包含為IGBTl和IGBT2提供驅(qū)動信號的驅(qū)動電路、可實(shí)時檢測泄放電阻兩端電壓值的電壓檢測電路。
2.如權(quán)利要求1所述的IGBT型Crowbar，其特征在于:所述的整流橋?yàn)槿M大容量二極管D1-D6并排設(shè)置，由兩個整流橋直流銅排并聯(lián)而成；設(shè)有相應(yīng)的整流橋散熱支撐板。
3.如權(quán)利要求1所述的IGBT型Crowbar，其特征在于:所述的雙聯(lián)的IGBT置于IGBT散熱支撐板上。
4.如權(quán)利要求1所述的IGBT型Crowbar，其特征在于:所述的泄放電阻R3由一組低阻值、大功率的電阻并聯(lián)而得，設(shè)置在風(fēng)機(jī)控制柜內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的IGBT型Crowbar，其特征在于:所述的吸收電路中Cl和Rl串聯(lián)于IGBTl的發(fā)射極和集電極間；吸收電路中C2和R2與串聯(lián)于IGBT2的發(fā)射極和集電極間；吸收電路板與吸收電路安裝板組合設(shè)置于主動型Crowbar后端。
6.如權(quán)利要求1所述的IGBT型Crowbar，其特征在于:所述的控制單元電路板設(shè)置于IGBT型Crowbar頂部，控制單元的絕緣蓋板設(shè)置于控制單元電路板的上方。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種IGBT型Crowbar，包括整流橋、一個雙聯(lián)的IGBT、一組泄放電阻、一組吸收電路及控制單元電路。整流橋的交流側(cè)連接至風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)；雙聯(lián)的IGBT由IGBT1和IGBT2組成，IGBT1、泄放電阻與整流橋的直流側(cè)串聯(lián)構(gòu)成放電主回路，IGBT2與泄放電阻并聯(lián)組成泄放電阻的阻值調(diào)節(jié)回路；吸收電路與雙聯(lián)的IGBT并聯(lián)，與IGBT1和IGBT2分別組成吸收回路。模塊化組裝，且IGBT的使用數(shù)量減少為2個，結(jié)構(gòu)簡單、使用輕便、成本低；在電網(wǎng)電壓跌落故障切除后，能控制切出且泄放電阻阻值可控，能夠保證母線電壓的安全同時避免Crowbar的多次投入或者長時間投入。
文檔編號H02J3/38GK202997536SQ201220527468
公開日2013年6月12日 申請日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者李凱 申請人:大連國通電氣有限公司