專利名稱：一種應(yīng)對電網(wǎng)電壓短時(shí)間跌落的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓控制裝置，特別是一種應(yīng)對電網(wǎng) 電壓短時(shí)間跌落的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防護(hù)裝置。主要應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中低電壓穿越的 crowbar 電路。
背景技術(shù)：
在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，例如雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，由于電網(wǎng)的波動或電網(wǎng)的短時(shí)間 故障，而引發(fā)電網(wǎng)電壓跌落，該電壓跌落將使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組從正常工況轉(zhuǎn)入低電壓穿越工 況，隨著風(fēng)能在電網(wǎng)中所占比例的升高，如果低電壓穿越處理不好，將會引發(fā)風(fēng)電機(jī)組大面 積停機(jī)，給電網(wǎng)造成巨大沖擊，甚至引發(fā)電網(wǎng)崩潰。應(yīng)對電網(wǎng)電壓短時(shí)間跌落，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組必須處理好的問題，對于雙饋型風(fēng)力 發(fā)電系統(tǒng)，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生跌落時(shí)，其轉(zhuǎn)子端會出現(xiàn)過壓，過流；使變流器中間直流電壓升高， 對變流器的安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，為了消除該問題，在發(fā)生低電壓穿越時(shí)，需要將轉(zhuǎn)子回路旁 路，并在旁路中消耗轉(zhuǎn)子回路的一部分能量。因此，新的電網(wǎng)規(guī)則要求風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有低 電壓穿越能力，現(xiàn)在一般風(fēng)電系統(tǒng)通過增加Crowbar保護(hù)電路，可以極大地提高其故障穿 越能力。通常，crowbar電路由二極管整流橋及晶閘管組成，二極管整流橋?qū)㈦姍C(jī)轉(zhuǎn)子三相 輸出整流成直流，在需要的時(shí)候，觸發(fā)晶閘管，電機(jī)轉(zhuǎn)子，二極管整流器，晶閘管及能耗電阻 組成一個(gè)回路，實(shí)現(xiàn)對變流器的保護(hù)。但是，晶閘管觸發(fā)后，不能自行關(guān)斷，其關(guān)斷只能依靠外電路電壓的反向。這種 crowbar電路只能實(shí)現(xiàn)變流器的保護(hù)，并不能完成風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越。該crowbar電路 觸發(fā)后，需要等待一段時(shí)間，并把電機(jī)的定子從電網(wǎng)斷開，待晶閘管由于外電路的變化而關(guān) 斷后，電機(jī)及變流器實(shí)施再次并網(wǎng)并發(fā)動。該型crowbar電路不能實(shí)現(xiàn)低電壓穿越，原因在 于晶閘管不能受控關(guān)斷，只能依靠外電路的反向，實(shí)現(xiàn)關(guān)斷。一些企業(yè)看到了這點(diǎn)，將晶閘管換成了 IGBT，IGCT，或是GT0，并申請了專利。這 樣，被改進(jìn)的crowbar電路能自如開關(guān)，能適應(yīng)低電壓穿越的要求。但是，由于需要采用電 流等級較高的IGBT，IGCT或GT0，因而成本較高，并且可靠性也較難保證。一些企業(yè)將上述的IGBT，IGCT或GTO換成了高速接觸器，或是在晶閘管前面串進(jìn) 高速接觸器，該方案雖然也實(shí)現(xiàn)了低電壓穿越的功能，并且可靠性變高，但是仍存在成本高 昂的不足(大容量高速接觸器價(jià)格昂貴)。因此很有必要對此加以解決。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的為了克服現(xiàn)有Crowbar保護(hù)電路的不足，提供一種既能保證低 電壓穿越的要求，又成本更低的應(yīng)對電網(wǎng)電壓短時(shí)間跌落的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防護(hù)裝置。本實(shí)用新型的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種應(yīng)對電網(wǎng)電壓短時(shí)間跌落的 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防護(hù)裝置，采用crowbar電路適應(yīng)低電壓穿越的要求，其特征在于所述的低電壓穿越的crowbar電路包括至少一套主晶閘管及由輔助晶閘管、電容和電抗器組成的輔 助電路，并由主晶閘管和輔助電路一同實(shí)現(xiàn)crowbar電路的開通和關(guān)斷。當(dāng)需要開通時(shí)，觸 發(fā)主晶閘管使電路開通，當(dāng)需要關(guān)斷時(shí)，觸發(fā)觸發(fā)輔助晶閘管，由輔助電容，輔助電抗器一 起工作，實(shí)現(xiàn)先前開通的主晶閘管關(guān)斷。本實(shí)用新型的有益效果是由于實(shí)現(xiàn)低電壓穿越的crowbar電路具有單次工作， 并且較少動作的特點(diǎn)，因此，利用輔助晶閘管，輔助電容器和輔助電抗器構(gòu)成的晶閘管的關(guān) 斷回路，在需要關(guān)斷的時(shí)候，觸發(fā)輔助晶閘管，則可實(shí)現(xiàn)先前開通的晶閘管的關(guān)斷。這樣不 僅能有效保證保證低電壓穿越的要求，而由于晶閘管的成本比IGBT，IGCT或GTO要低得多， 所以又可以有效降低成本，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的。


圖1是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、crowbar電路模塊，2、整流器，3、轉(zhuǎn)子，4、機(jī)側(cè)變流器，5、網(wǎng)側(cè)變流器，6、 電網(wǎng)，7、第一電節(jié)點(diǎn)，8、第二電節(jié)點(diǎn)，9、第三電節(jié)點(diǎn)，10、第四電節(jié)點(diǎn)，Tl、主晶閘管，T2、輔助 晶閘管，Cl、電容，C2、電容，Li、電感，L2、電抗器，R、能耗電阻。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述。如圖1所示，根據(jù)附圖可以看出，本實(shí)用新型是一種應(yīng)對電網(wǎng)電壓短時(shí)間跌落的 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防護(hù)裝置。他是在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，設(shè)置低電壓穿越的crowbar電路，其特 征在于所述的低電壓穿越的crowbar電路包括至少一套主晶閘管及由輔助晶閘管、電容和 電抗器組成的輔助電路，主晶閘管和輔助電路一同實(shí)現(xiàn)crowbar電路的開通和關(guān)斷。采用 crowbar電路適應(yīng)低電壓穿越的要求，在所述的低電壓穿越的crowbar電路中包括至少一 套主晶閘管Tl及由輔助晶閘管T2、電容C2和電抗器L2組成的輔助電路，并由主晶閘管Tl 和輔助電路一同實(shí)現(xiàn)crowbar電路的開通和關(guān)斷。在電機(jī)的轉(zhuǎn)子3與機(jī)側(cè)變流器4的電連 接線中插接有crowbar電路模塊1，在crowbar電路模塊1的整流器2旁路設(shè)有主晶閘管 Tl，主晶閘管Tl又旁路設(shè)有由輔助晶閘管T2、電容C2和電抗器L2組成的輔助電路；主晶 閘管Tl接在第一電節(jié)點(diǎn)7至第二電節(jié)點(diǎn)8，及第三電節(jié)點(diǎn)9至第四電節(jié)點(diǎn)10所構(gòu)成的旁路 中，且在第一電節(jié)點(diǎn)7與第二電節(jié)點(diǎn)8之間串接有能耗電阻R，在第三電節(jié)點(diǎn)9與第四電節(jié) 點(diǎn)10之間串接有電感Ll ；輔助晶閘管T2旁接在主主晶閘管Tl旁路的第二電節(jié)點(diǎn)8與第 三電節(jié)點(diǎn)9上，且電容C2串接在第二電節(jié)點(diǎn)8與輔助晶閘管T2之間，電抗器L2串接在第 三電節(jié)點(diǎn)9與輔助晶閘管T2之間。當(dāng)需要開通時(shí)，觸發(fā)主晶閘管Tl使電路開通，當(dāng)需要關(guān)斷時(shí)，觸發(fā)觸發(fā)輔助晶閘 管T2，由輔助電容C2，輔助電抗器L2 —起工作，實(shí)現(xiàn)先前開通的主晶閘管關(guān)斷。當(dāng)檢測到 需要觸發(fā)crowbar時(shí)，則觸發(fā)主晶閘管Tl，轉(zhuǎn)子通過整流器，能耗電阻R，主晶閘管Tl，連線 等效的電感Li，組成回路，這時(shí)轉(zhuǎn)子處于旁路，無法繼續(xù)向變流器輸送能量；當(dāng)檢測到故障 解除，需要斷開crowbar回路，以便風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電，則觸發(fā)輔助晶閘管T2，這時(shí)事先被 充電的輔助電容C2，輔助晶閘管T2，輔助電抗器L2，以及處于導(dǎo)通狀態(tài)的主晶閘管Tl，組成 了一個(gè)回路，隨著輔助電抗器L2中電流的逐漸增加，流過主晶閘管Tl的電流逐漸減小，并 最終實(shí)現(xiàn)關(guān)斷。主晶閘管Tl關(guān)斷后，crowbar電路隨即失去了旁路作用，該電路與電機(jī)的
4轉(zhuǎn)子構(gòu)成的回路斷開。
權(quán)利要求一種應(yīng)對電網(wǎng)電壓短時(shí)間跌落的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防護(hù)裝置，采用crowbar電路適應(yīng)低電壓穿越的要求，其特征在于所述的低電壓穿越的crowbar電路包括至少一套主晶閘管及由輔助晶閘管、電容和電抗器組成的輔助電路，并由主晶閘管和輔助電路一同實(shí)現(xiàn)crowbar電路的開通和關(guān)斷；當(dāng)需要開通時(shí)，觸發(fā)主晶閘管使電路開通，當(dāng)需要關(guān)斷時(shí)，觸發(fā)觸發(fā)輔助晶閘管，由輔助電容，輔助電抗器一起工作，實(shí)現(xiàn)先前開通的主晶閘管關(guān)斷。
2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)對電網(wǎng)電壓短時(shí)間跌落的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防護(hù)裝置，其特征在 于在電機(jī)的轉(zhuǎn)子與機(jī)側(cè)變流器的電連接線中插接有crowbar電路模塊，在crowbar電路模 塊的整流器旁路設(shè)有主晶閘管，主晶閘管又旁路設(shè)有由輔助晶閘管、電容和電抗器組成的 輔助電路。
3.如權(quán)利要求2所述的應(yīng)對電網(wǎng)電壓短時(shí)間跌落的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防護(hù)裝置，其特征在 于主晶閘管接在第一電節(jié)點(diǎn)至第二電節(jié)點(diǎn)，及第三電節(jié)點(diǎn)至第四電節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的旁路中， 且在第一電節(jié)點(diǎn)與第二電節(jié)點(diǎn)之間串接有能耗電阻，在第三電節(jié)點(diǎn)與第四電節(jié)點(diǎn)之間串接 有電感；輔助晶閘管旁接在主主晶閘管旁路的第二電節(jié)點(diǎn)與第三電節(jié)點(diǎn)上，且電容串接在 第二電節(jié)點(diǎn)與輔助晶閘管之間，電抗器串接在第三電節(jié)點(diǎn)與輔助晶閘管之間。
專利摘要一種應(yīng)對電網(wǎng)電壓短時(shí)間跌落的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防護(hù)裝置，采用crowbar電路適應(yīng)低電壓穿越的要求，其特征在于所述的低電壓穿越的crowbar電路包括至少一套主晶閘管及由輔助晶閘管、電容和電抗器組成的輔助電路，并由主晶閘管和輔助電路一同實(shí)現(xiàn)crowbar電路的開通和關(guān)斷；當(dāng)需要開通時(shí)，觸發(fā)主晶閘管使電路開通，當(dāng)需要關(guān)斷時(shí)，觸發(fā)觸發(fā)輔助晶閘管，由輔助電容，輔助電抗器一起工作，實(shí)現(xiàn)先前開通的主晶閘管關(guān)斷。本實(shí)用新型利用輔助晶閘管，輔助電容器和輔助電抗器構(gòu)成的晶閘管的關(guān)斷回路，在需要關(guān)斷的時(shí)候，觸發(fā)輔助晶閘管，則可實(shí)現(xiàn)先前開通的晶閘管的關(guān)斷。
文檔編號H02P9/10GK201766546SQ201020509839
公開日2011年3月16日 申請日期2010年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30日
發(fā)明者張勁松, 曹國榮, 趙燕峰, 郭知彼 申請人:南車株洲電力機(jī)車研究所有限公司