本發(fā)明涉及風電保護領域，具體地，涉及一種雙饋風電機組故障穿越新型保護電路。

背景技術：

為了應對能源危機和環(huán)境惡化，世界各國正積極的推動著可再生能源的開發(fā)和利用。其中風力發(fā)電已成為科研人員和商業(yè)企業(yè)關注的焦點。這是因為風能是一種可靠的、無限的、可再生的電力供應源。風電的大規(guī)模應用既可以緩解能源危機，又能減輕常規(guī)能源使用所帶來的環(huán)境問題，從而減少二氧化碳氣體的排放。

然而，大規(guī)模風電接入電網(wǎng)卻給電網(wǎng)安全運行帶來了較大挑戰(zhàn)。因此，新的電網(wǎng)導則要求，要想接入電網(wǎng)運行，風電機組必須具備故障穿越能力。雙饋風電機組定子繞組直接接電網(wǎng)，導致其對電網(wǎng)電壓擾動更加敏感，故障穿越問題最具挑戰(zhàn)性。

目前，較為成熟的雙饋風電機組故障穿越技術是所謂的撬棒(Crowbar)保護電路。當雙饋風電機組遭受電壓跌落時，由于定轉(zhuǎn)子間復雜的電磁關系，會導致轉(zhuǎn)子過電流，從而破壞變換器。而所謂的撬棒保護就是為轉(zhuǎn)子故障電流提供旁路通路，從而避免轉(zhuǎn)子過電流對變換器的破壞以實現(xiàn)機組的不間斷并網(wǎng)運行。

如公開號為103178548A的中國發(fā)明專利，該專利提供了一種雙饋風力發(fā)電機組的對稱故障穿越控制方法，該方法在雙饋風力發(fā)電機組的電網(wǎng)故障下，當流入轉(zhuǎn)子變換器的電流超過其最大允許電流值時，所述雙饋風力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)子Crowbar電路投入運行，同時閉鎖所述轉(zhuǎn)子變換器；在故障發(fā)生期間，當所述轉(zhuǎn)子Crowbar電路投入τr時長后且轉(zhuǎn)子電流值小于Crowbar保護動作門檻值時，所述轉(zhuǎn)子Crowbar電路被切除，同時重啟所述轉(zhuǎn)子變換器；在故障切除后，所述轉(zhuǎn)子變換器通過恢復控制策略切換到有功功率工作模式，并停止向電網(wǎng)注入無功電流。利用該方法能夠克服現(xiàn)有故障穿越控制策略中存在的缺陷，從而提高雙饋風力發(fā)電機組的故障穿越能力。

然而，上述的專利撬棒保護技術卻存在如下缺點：

1)撬棒投入后，雙饋電機機側(cè)變換器封鎖，電機處于失控狀態(tài)，運行于異步電機狀態(tài)；

2)在上述條件下，機組轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性惡化，并向電網(wǎng)吸收無功，不利于機組的故障穿越。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明提供一種雙饋風電機組故障穿越新型保護電路，其可以解決大多數(shù)電壓故障下雙饋電機失控問題，從而能穩(wěn)定系統(tǒng)轉(zhuǎn)速，抑制系統(tǒng)在故障期間轉(zhuǎn)速過快增加，支撐電網(wǎng)電壓，從而加強雙饋風電機組故障穿越的能力。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明包括：限流電路a、旁路電路a、限流電路b、旁路電路b、其中，一個限流電路a與一個旁路電路a并聯(lián)，這個并聯(lián)關系的電路有三組，其一端即三相輸入端U₁、V₁、W₁分別接雙饋風電機組中雙饋感應電機轉(zhuǎn)子三相繞組，另一端即三相輸出端U₂、V₂、W₂接雙饋風電機組變流器結(jié)構中轉(zhuǎn)子側(cè)變換器三相交流輸出端；另一限流電路b有三組，有兩種接線方式，一種是三角形接法、另一種是星形接法，引出線分別通過對應的旁路電路b接上述三相輸出端U₂、V₂、W₂；

所述的旁路電路a，在正常電網(wǎng)條件下，處于導通狀態(tài)；在電網(wǎng)故障時，雙饋感應電機轉(zhuǎn)子電流大于給定值1時，處于阻斷狀態(tài)；

所述的旁路電路b，在正常電網(wǎng)條件下，處于阻斷狀態(tài)；在電網(wǎng)故障時，雙饋感應電機轉(zhuǎn)子電流大于給定值2時，處于導通狀態(tài)；

所述的給定值2大于給定值1。

所述的限流電路a包括限流阻抗，其有三組，每一組的一端與對應旁路電路a一端相連，另一端與對應旁路電路a另一端相連。

所述的旁路電路a包括旁路功率開關，其有三組，每一組的一端與對應限流電路a一端相連，另一端與對應限流電路a另一端相連。

所述的限流電路b包括限流阻抗，其有三組，有兩種接線方式，一種是三角形接法、另一種是星形接法，其引出線分別通過對應的旁路電路b接上述三相輸出端U₂、V₂、W₂。

所述的旁路電路b包括旁路功率開關，其有三組，一端分別接三相輸出端U₂、V₂、W₂，另一端分別接限流電路b。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明提出的雙饋風電機組故障穿越新型保護電路能夠解決大多數(shù)電壓故障下雙饋感應電機失控時間，減少其無功的消耗問題，穩(wěn)定系統(tǒng)轉(zhuǎn)速，顯著改善雙饋風電機組瞬態(tài)性能，提高其故障穿越能力。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯。

圖1為本發(fā)明的電路組成示意圖。

圖2為實施例的具體組成連接示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

實施例：

本實施例基于2MW雙饋風電機組，其參數(shù)為：額定容量2MW、額定電壓690V、頻率50Hz、定子電阻0.00488p.u.、定子漏感0.1386p.u.、轉(zhuǎn)子電阻0.00549p.u.、轉(zhuǎn)子漏感0.1493p.u.、互感2.9p.u.、慣性時間常數(shù)3.5s、匝間比0.45，其中基準容量2.2VA、基準電壓563V、基準頻率50Hz。

如圖1和圖2所示，本實施例包括：限流電路a、旁路電路a、限流電路b、旁路電路b、其中，一個限流電路a與一個旁路電路a并聯(lián)，這個并聯(lián)關系的電路有三組，其一端即三相輸入端U₁、V₁、W₁分別接雙饋風電機組中雙饋感應電機轉(zhuǎn)子三相繞組，另一端即三相輸出端U₂、V₂、W₂接雙饋風電機組變流器結(jié)構中轉(zhuǎn)子側(cè)變換器三相交流輸出端；另一限流電路b有三組，其有兩種接線方式，一種是三角形接法、另一種是星形接法，引出線分別通過對應的旁路電路b接上述三相輸入端U₂、V₂、W₂。

所述的限流電路a，其有三組，每一組包括一限流電阻，分別為第一電阻R₁、第二電阻R₂和第三電阻R₃，其中，每一組的限流電阻一端與對應旁路電路a的一端相連，另一端與對應旁路電路a的另一端相連。

本實施例中限流電路a中的三個限流電阻的阻值均為0.4228歐姆。

所述的旁路電路a，其有三組，每一組包括一旁路開關雙向晶閘管，分別為第一雙向晶閘管S₁、第二雙向晶閘管S₂和第三雙向晶閘管S₃，其中，每一組的雙向晶閘管一端與對應限流電路a的一端相連，另一端與對應限流電路a的另一端相連。

本實施例中旁路電路a中的三個雙向晶閘管的額定電壓都為2400V，額定電流都為15kA。

所述的限流電路b，其有三組，每一組包括一限流電阻，分別為第四電阻R₄、第五電阻R₅和第六電阻R₆，其中，每一組的限流電阻一端與對應旁路電路b的一端相連，另一端和其他限流電阻的另一端連在一起。

本實施例中限流電路b中的三個限流電阻的阻值均為0.4228歐姆。

所述的旁路電路b，其有三組，每一組包括一旁路開關雙向晶閘管，分別為第四雙向晶閘管S₄、第五雙向晶閘管S₅和第六雙向晶閘管S₆，其中，每一組的雙向晶閘管一端與對應限流電組的一端相連，另一端與上述對應的三相輸出端U₂、V₂、W₂相連。

本實施例中旁路電路b中的三個雙向晶閘管的額定電壓都為2400V，額定電流都為15kA。

所述的給定值2大于給定值1。

本實施例中給定值1為1.8p.u.，給定值2為2p.u.。

本實施例的工作過程：

1.當雙饋風電機組正常運行時，本發(fā)明中的旁路電路a中的第一雙向晶閘管S₁導通、第二雙向晶閘管S₂導通和第三雙向晶閘管S₃導通，旁路電路b中的第四雙向晶閘管S₄、第五雙向晶閘管S₅和第六雙向晶閘管S₆均處于阻斷狀態(tài)。此時，正常的三相轉(zhuǎn)子電流分別流經(jīng)旁路電路a中的第一雙向晶閘管S₁、第二雙向晶閘管S₂和第三雙向晶閘管S₃和雙饋感應電機轉(zhuǎn)子側(cè)變換器，而限流電路a和限流電路b中無電流流過。

2.當雙饋風電機組遭受電網(wǎng)電壓跌落時，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生過電流，當轉(zhuǎn)子故障電流達到給定值1時，本發(fā)明中的旁路電路a中的第一雙向晶閘管S₁、第二雙向晶閘管S₂和第三雙向晶閘管S₃均關斷，轉(zhuǎn)子故障電流流經(jīng)限流電路a中的第一電阻R₁、第二電阻R₂和第三電阻R₃，雙饋電機轉(zhuǎn)子側(cè)變換器仍處于工作狀態(tài)，轉(zhuǎn)子故障電流被限制在給定值1以下，然而，一旦限流電阻無效時，轉(zhuǎn)子過電流達到給定值2時，本發(fā)明中的旁路電路中的第四雙向晶閘管S₄、第五雙向晶閘管S₅和第六第五雙向晶閘管S₆也導通，此時，轉(zhuǎn)子故障電流繼續(xù)流經(jīng)限流電路a中的第一電阻R₁、第二電阻R₂和第三電阻R₃，同時也流經(jīng)限流電路b中的第四電阻R₄、第五電阻R₅和第六電阻R₆，而不再流經(jīng)雙饋電機轉(zhuǎn)子側(cè)變換器，達到極端故障條件下保護雙饋電機轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的目的，從而協(xié)助雙饋風電機組成功穿越電壓故障。

現(xiàn)有的Crowbar保護技術，當雙饋風電機組遭受電網(wǎng)電壓故障時，當轉(zhuǎn)子故障電流達到給定值1時，便投入運行，轉(zhuǎn)子故障電流被短路，轉(zhuǎn)子側(cè)變換器被封鎖，雙饋感應電機處于異步運行狀態(tài)，吸收大量無功和導致電機失控。而本發(fā)明在轉(zhuǎn)子故障電流未達到給定值2之前，電機一直處于可控狀態(tài)。本發(fā)明僅在極端故障時，轉(zhuǎn)子故障電流達到給定值2以上時，電機才處于失控狀態(tài)，此時的主要目的時抑制轉(zhuǎn)子故障電流在安全限值之內(nèi)。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。