一種改進(jìn)的雙饋風(fēng)電機(jī)組故障穿越保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明專利屬于風(fēng)電保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種改進(jìn)的雙饋風(fēng)電機(jī)組故障穿越保護(hù)電路，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(guān)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(fēng)電機(jī)組中雙饋感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子三相繞組，另一端即三相輸出端U2、V2、W2接雙饋風(fēng)電機(jī)組變流器結(jié)構(gòu)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，其可以三角形連接也可以星形連接，引出線分別通過對應(yīng)的旁路電路b接上述三相輸入端U1、V1、W1。本發(fā)明能夠解決多數(shù)電壓故障下傳統(tǒng)撬棒保護(hù)時雙饋電機(jī)出現(xiàn)的失控問題，能提高雙饋風(fēng)電機(jī)組瞬態(tài)特性和故障穿越能力。
【專利說明】
一種改進(jìn)的雙饋風(fēng)電機(jī)組故障穿越保護(hù)電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)電保護(hù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種改進(jìn)的雙饋風(fēng)電機(jī)組故障穿越保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]為了應(yīng)對能源危機(jī)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(fēng)力發(fā)電已成為科研人員和商業(yè)企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。這是因?yàn)轱L(fēng)能是一種可靠的、無限的、可再生的電力供應(yīng)源。風(fēng)電的大規(guī)模應(yīng)用既可以緩解能源危機(jī)，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?xì)怏w的排放。
[0003]然而，大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)卻給電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來了較大挑戰(zhàn)。因此，新的電網(wǎng)導(dǎo)則要求，要想接入電網(wǎng)運(yùn)行，風(fēng)電機(jī)組必須具備故障穿越能力。雙饋風(fēng)電機(jī)組定子繞組直接接電網(wǎng)，導(dǎo)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。
[0004]目前，較為成熟的雙饋風(fēng)電機(jī)組故障穿越技術(shù)是所謂的撬棒(Crowbar)保護(hù)電路。當(dāng)雙饋風(fēng)電機(jī)組遭受電壓跌落時，由于定轉(zhuǎn)子間復(fù)雜的電磁關(guān)系，會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子過電流，從而破壞變換器。而所謂的撬棒保護(hù)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(shí)現(xiàn)機(jī)組的不間斷并網(wǎng)運(yùn)行。
[0005]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(fēng)力發(fā)電機(jī)組的對稱故障穿越控制方法，該方法在雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電網(wǎng)故障下，當(dāng)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(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子Crowbar電路投入運(yùn)行，同時閉鎖所述轉(zhuǎn)子變換器;在故障發(fā)生期間，當(dāng)所述轉(zhuǎn)子Crowbar電路投入時長后且轉(zhuǎn)子電流值小于Crowbar保護(hù)動作門濫值時，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(fù)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(fēng)力發(fā)電機(jī)組的故障穿越能力。
[0006]然而，上述的專利撬棒保護(hù)技術(shù)卻存在如下缺點(diǎn):
[0007]I)撬棒投入后，雙饋電機(jī)機(jī)側(cè)變換器封鎖，電機(jī)處于失控狀態(tài)，運(yùn)行于異步電機(jī)狀態(tài)；
[0008]2)在上述條件下，機(jī)組轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性惡化，并向電網(wǎng)吸收無功，不利于機(jī)組的故障穿越。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種改進(jìn)的雙饋風(fēng)電機(jī)組故障穿越保護(hù)電路，其可以解決大多數(shù)電壓故障下雙饋電機(jī)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(qiáng)雙饋風(fēng)電機(jī)組故障穿越的能力。
[0010]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0011]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(guān)系的電路有三組，其一端即三相輸入端山J1J1分別接雙饋風(fēng)電機(jī)組中雙饋感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子三相繞組，另一端即三相輸出端U2、V2、W2接雙饋風(fēng)電機(jī)組變流器結(jié)構(gòu)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，其可以三角形連接也可以星形連接，引出線分別通過對應(yīng)的旁路電路b接上述三相輸入端U1
[0012]所述的旁路電路a，在正常電網(wǎng)條件下，處于導(dǎo)通狀態(tài);在電網(wǎng)故障時，雙饋感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流大于給定值I時，處于阻斷狀態(tài)。
[0013]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(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流大于給定值2時，處于導(dǎo)通狀態(tài)。
[OOM]所述的給定值2大于給定值I。
[0015]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(yīng)旁路電路a—端相連，另一端與對應(yīng)芳路電路a另一端相連。
[0016]所述的旁路電路a包括旁路功率開關(guān)，其有三組，每一組的一端與對應(yīng)限流電路a一端相連，另一端與對應(yīng)限流電路a另一端相連。
[0017]所述的限流電路b包括限流阻抗，其有三組，其可以三角形連接也可以星形連接，引出線分別通過對應(yīng)的旁路電路b接上述三相輸入端U1、V1、W1。
[0018]所述的旁路電路b包括旁路功率開關(guān)，其有三組，一端分別接三相輸入端U1另一端分別接限流電路b。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明提出的改進(jìn)的雙饋風(fēng)電機(jī)組故障穿越保護(hù)電路能夠解決大多數(shù)電壓故障下雙饋感應(yīng)電機(jī)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(fēng)電機(jī)組瞬態(tài)性能，提高其故障穿越能力。
【附圖說明】
[0020]通過閱讀參照以下附圖所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯。
[0021]圖1為本發(fā)明的電路組成示意圖。
[0022]圖2為實(shí)施例的具體組成連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0024]實(shí)施例:
[0025]本實(shí)施例基于2MW雙饋風(fēng)電機(jī)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(zhǔn)容量2.2VA、基準(zhǔn)電壓563V、基準(zhǔn)頻率50Hz。
[0026]如圖1和圖2所示，本實(shí)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(guān)系的電路有三組，其一端即三相輸入端U1 JhW1*別接雙饋風(fēng)電機(jī)組中雙饋感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子三相繞組，另一端即三相輸出端U2、V2、w2接雙饋風(fēng)電機(jī)組變流器結(jié)構(gòu)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，其可以三角形連接也可以星形連接，引出線分別通過對應(yīng)的旁路電路b接上述三相輸入端
Ui,Vi,Wi O
[0027]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、第二電阻他和第三電阻R3,其中，每一組的限流電阻一端與對應(yīng)旁路電路的一端相連，另一端與對應(yīng)芳路電路的另一端相連。
[0028]本實(shí)施例中限流電路中的三個限流電阻的阻值均為0.4228歐姆。
[0029]所述的旁路電路a，其有三組，每一組包括一旁路開關(guān)雙向晶閘管，分別為第一雙向晶閘管S1、第二雙向晶閘管SdP第三雙向晶閘管S3，其中，每一組的雙向晶閘管一端與對應(yīng)限流電路的一端相連，另一端與對應(yīng)限流電路的另一端相連。
[0030]本實(shí)施例中旁路電路中的三個雙向晶閘管的額定電壓都為2400V，額定電流都為15kA0
[0031]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、第五電阻抱和第六電阻R6,其中，每一組的限流電阻一端與對應(yīng)旁路電路的一端相連，另一端和其他限流電阻的另一端連在一起。
[0032]本實(shí)施例中限流電路中的三個限流電阻的阻值均為0.8456歐姆。
[0033]所述的旁路電路b，其有三組，每一組包括一旁路開關(guān)雙向晶閘管，分別為第四雙向晶閘管S4、第五雙向晶閘管SdP第六雙向晶閘管S6，其中，每一組的雙向晶閘管一端與對應(yīng)限流電組的一端相連，另一端與上述對應(yīng)的三相輸入端U1 JhW1相連。
[0034]本實(shí)施例中旁路電路中的三個雙向晶閘管的額定電壓都為2400V，額定電流都為15kA0
[0035]所述的給定值2大于給定值I。
[0036]本實(shí)施例中給定值I為1.5p.u.，給定值2為1.8p.u.。
[0037]本實(shí)施例的工作過程:
[0038]1.當(dāng)雙饋風(fēng)電機(jī)組正常運(yùn)行時，本發(fā)明中的旁路電路a中的第一雙向晶閘管51導(dǎo)通、第二雙向晶閘管S2導(dǎo)通和第三雙向晶閘管S3導(dǎo)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(yīng)電機(jī)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。
[0039]2.當(dāng)雙饋風(fēng)電機(jī)組遭受電網(wǎng)電壓跌落時，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生過電流，當(dāng)轉(zhuǎn)子故障電流達(dá)到給定值I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(guān)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(jī)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I以下，然而，一旦限流電阻無效時，轉(zhuǎn)子過電流達(dá)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&和第六第五雙向晶閘管S6導(dǎo)通，此時，轉(zhuǎn)子故障電流經(jīng)限流電路b中的第四電阻R4、第五電阻抱和第六電阻R6,不再流經(jīng)雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)變換器，達(dá)到極端故障條件下保護(hù)雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的目的，從而協(xié)助雙饋風(fēng)電機(jī)組成功穿越電壓故障。
[0040]現(xiàn)有的CrowbaH呆護(hù)技術(shù)，當(dāng)雙饋風(fēng)電機(jī)組遭受電網(wǎng)電壓故障時，當(dāng)轉(zhuǎn)子故障電流達(dá)到給定值I時，便投入運(yùn)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(yīng)電機(jī)處于異步運(yùn)行狀態(tài)，吸收大量無功和導(dǎo)致電機(jī)失控。而本發(fā)明在轉(zhuǎn)子故障電流未達(dá)到給定值2之前，電機(jī)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(dá)到給定值2以上時，電機(jī)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)。
[0041]以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)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(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種改進(jìn)的雙饋風(fēng)電機(jī)組故障穿越保護(hù)電路，其特征在于，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(guān)系的電路有三組，其一端即三相輸入端山J1J1分別接雙饋風(fēng)電機(jī)組中雙饋感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子三相繞組，另一端即三相輸出端1]2、V2、評2接雙饋風(fēng)電機(jī)組變流器結(jié)構(gòu)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，其可以星行連接也可以三角形連接，引出線分別通過對應(yīng)的旁路電路b接上述三相輸入端U1 所述的一種改進(jìn)的雙饋風(fēng)電機(jī)組故障穿越保護(hù)電路，其特征在于，所述的旁路電路a，在正常電網(wǎng)條件下，處于導(dǎo)通狀態(tài);在電網(wǎng)故障時，雙饋感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流大于給定值I時，處于阻斷狀態(tài)。 所述的一種改進(jìn)的雙饋風(fēng)電機(jī)組故障穿越保護(hù)電路，其特征在于，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(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流大于給定值2時，處于導(dǎo)通狀態(tài)。 所述的一種改進(jìn)的雙饋風(fēng)電機(jī)組故障穿越保護(hù)電路，其特征在于，所述的給定值2大于給定值I。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的雙饋風(fēng)電機(jī)組故障穿越保護(hù)電路，其特征在于，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(yīng)旁路電路a—端相連，另一端與對應(yīng)旁路電路a另一端相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的雙饋風(fēng)電機(jī)組故障穿越保護(hù)電路，其特征在于，所述的旁路電路a包括旁路功率開關(guān)，其有三組，每一組的一端與對應(yīng)限流電路a—端相連，另一端與對應(yīng)限流電路a另一端相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的雙饋風(fēng)電機(jī)組故障穿越保護(hù)電路，其特征在于，所述的限流電路b包括限流阻抗，其有三組，其可以三角形連接也可以星形連接，引出線分別通過對應(yīng)的旁路電路b接上述三相輸入端U15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的雙饋風(fēng)電機(jī)組故障穿越保護(hù)電路，其特征在于，所述的旁路電路b包括旁路功率開關(guān)，其有三組，一端分別接三相輸入端U1J111，另一端分別接限流電路b。
【文檔編號】H02J3/18GK105896595SQ201610223967
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月5日
【發(fā)明人】凌禹
【申請人】山西大同大學(xué)