一種變流器以及應(yīng)用該變流器的直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種變流器，包括用于釋放母線電壓的放電電路，在變流器的正、負(fù)母線之間設(shè)置中性線并接地，在正母線與中性線形成的正母線放電回路以及負(fù)母線與中性線形成的負(fù)母線放電回路上分別設(shè)有母線支撐電容、接觸器和放電電阻。還公開了一種應(yīng)用該變流器的直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。本實用新型通過設(shè)置中性線并接地，使形成的正母線放電回路和負(fù)母線放電回路同時對系統(tǒng)進(jìn)行放電，使原本施加到接觸器與放電電阻的母線電壓下降，故使接觸器和放電電阻選型放寬，在滿足變流系統(tǒng)放電要求的情況下降低了系統(tǒng)的生產(chǎn)成本。同時當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在進(jìn)行維修或故障停機(jī)時，能通過變流器的放電電路快速釋放電能，防止觸電事故的發(fā)生，保障了運(yùn)維人員安全。
【專利說明】-種變流器以及應(yīng)用該變流器的直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及變流器放電電路設(shè)計領(lǐng)域，特別是涉及一種變流器以及應(yīng)用該變 流器的直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著風(fēng)力發(fā)電變流技術(shù)的發(fā)展，滋生了一種新型的能量轉(zhuǎn)化設(shè)備即變流器，變流 器應(yīng)用的前景廣闊，無論在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域還是其它工業(yè)控制領(lǐng)域，都要求變流器具備很好 的可靠性，特別是變流器的放電核心部件--放電電阻的可靠性關(guān)乎風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的安全 運(yùn)行。在變流器剛脫開電網(wǎng)時，變流器支撐電容的端子間存在一定的高電壓，如果變流器中 沒有設(shè)置放電電阻，若運(yùn)維人員接觸，就會遭受觸電危險；如果變流器中設(shè)置放電電阻，放 電電阻可以使退出運(yùn)行狀態(tài)的電容器接線端子上的剩余電壓在較短的時間內(nèi)（15S)降至 50V以下。但如果放電電阻參數(shù)的選擇不正確或使用不當(dāng)會導(dǎo)致支撐電容的使用壽命下降 或?qū)е率鹿拾l(fā)生。因此，對變流器內(nèi)部的放電回路設(shè)計與電阻選型至關(guān)重要。
[0003] 按照變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為三相三線制系統(tǒng)與三相四線制系統(tǒng)，三相三線制系統(tǒng) 中不帶有中性線，三相四線制帶有中性線。目前，應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 均采用三相三線制系統(tǒng)，為了達(dá)到放電要求，三相三線制系統(tǒng)的放電回路需要連接一只放 電電阻，該放電電阻通過接觸器連接至正負(fù)母線，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行維護(hù)或故障停機(jī)時，通過 放電電阻完成母線電壓的釋放。但因為放電回路直接連接到正負(fù)母線，變流器正常運(yùn)行時 母線電壓約為1050V/DC，變流器故障停機(jī)時將1050V/DC母線電壓施加到放電回路，因此容 易導(dǎo)致放電回路中的接觸器、放電電阻的絕緣不足，從而產(chǎn)生拉弧放電等現(xiàn)象，最終導(dǎo)致接 觸器與放電電阻的使用壽命下降，并且此放電回路中需要使用價格昂貴的直流接觸器和高 絕緣要求的金屬膜電阻，導(dǎo)致系統(tǒng)的高額生產(chǎn)成本。
[0004] 由此可見，上述現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變流器中放電回路的設(shè)計，顯然仍存在有不 便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。如何能創(chuàng)設(shè)一種安全可靠的能使變流器中正、負(fù)母線電 壓快速釋放的變流器以及應(yīng)用該變流器的直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的 目標(biāo)。 實用新型內(nèi)容
[0005] 本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種具有能使母線電壓快速安全降低的放 電電路的變流器，使變流器中放電電阻和接觸器的選型放寬、成本降低，從而克服現(xiàn)有的變 流器中放電電路的不足。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種變流器，包括用于釋放正、負(fù)母線電壓 的放電電路，在所述變流器的正、負(fù)母線之間設(shè)置中性線并接地，在正母線與中性線形成的 正母線放電回路以及負(fù)母線與中性線形成的負(fù)母線放電回路上分別設(shè)有母線支撐電容、接 觸器和放電電阻。
[0007] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述接觸器為采用主觸點串聯(lián)的交流接觸器。
[0008] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述放電電阻為波紋放電電阻。
[0009] 本實用新型還提供了一種應(yīng)用上述變流器的直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，使所述風(fēng)力發(fā) 電機(jī)組在進(jìn)行維修或故障停機(jī)時，能通過所述變流器的放電電路快速釋放電能，保障運(yùn)維 人員的安全。
[0010] 采用上述的技術(shù)方案，本實用新型至少具有以下優(yōu)點：
[0011] (1)本實用新型變流器采用中性線接地方式進(jìn)行放電回路的設(shè)計，將正母線與負(fù) 母線對系統(tǒng)同時進(jìn)行放電，使原本施加到接觸器與放電電阻的母線電壓下降，故使接觸器 和放電電阻選型放寬，在滿足變流系統(tǒng)放電要求的情況下大大降低了系統(tǒng)的生產(chǎn)成本。
[0012] (2)本實用新型應(yīng)用上述變流器的直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在進(jìn)行 維修或出現(xiàn)故障停機(jī)時，能通過變流器的放電電路快速釋放電能，防止觸電事故的發(fā)生，保 障了運(yùn)維人員的安全，同時降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的生產(chǎn)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 上述僅是本實用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術(shù)手 段，以下結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0014] 圖1是本實用新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中變流器的電路設(shè)計拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖2是利用Matlab仿真測試依據(jù)本實用新型選型的放電電阻在放電過程的電壓 曲線圖；
[0016] 圖3是利用Matlab仿真測試依據(jù)本實用新型選型的放電電阻在放電過程的電流 曲線圖。

【具體實施方式】
[0017] 直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變流器與雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變流器的需求不同，同等的麗機(jī) 組，直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對于變流器的要求更高，容量更大，從而導(dǎo)致直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變流 器母線支撐電容容量越大，支撐電容容量的增加導(dǎo)致變流器在停機(jī)時需要通過放電電阻釋 放更大的能量，變流器放電電阻主要的功能是將支撐電容本身的電能轉(zhuǎn)化為熱能，從而降 低支撐電容電壓，保障運(yùn)行維護(hù)人員安全，防止觸電事故發(fā)生。
[0018] 本實用新型采用中性線接地方式進(jìn)行放電回路的設(shè)計，分別形成并聯(lián)的正母線對 地放電回路和負(fù)母線對地放電回路，故正母線與負(fù)母線同時對系統(tǒng)進(jìn)行放電，使原本施加 到接觸器與放電電阻的母線電壓由原來的1050V/DC降至580V/DC。因為工作電壓的下降， 對于接觸器的選型要求降低，本實用新型還使用交流接觸器主觸點串聯(lián)技術(shù)替換昂貴的直 流接觸器，使用絕緣要求較低的波紋放電電阻替換了高絕緣要求的金屬膜電阻，在滿足變 流系統(tǒng)放電要求的情況下大大降低了系統(tǒng)的生產(chǎn)成本。
[0019] 變流器放電電阻的選型設(shè)計需要考慮的主要參數(shù)有：額定功率、電阻阻值、沖擊功 率、額定電壓、電阻溫漂等。本實用新型通過提供變流器拓?fù)湓骷緟?shù)，在滿足系統(tǒng) 要求的前提下，簡化放電電阻實際功率，節(jié)約了成本。
[0020] 本實用新型變流器的電路設(shè)計拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)參照附圖1所示，網(wǎng)側(cè)通過變壓器T1提供 620V/AC電源；經(jīng)過接觸器K4與充電電阻R2組成預(yù)充電回路，提供變流器起機(jī)時刻的母線 電壓；D1到D6構(gòu)成網(wǎng)側(cè)逆變單元，將風(fēng)機(jī)吸收的風(fēng)能饋送至電網(wǎng)；C1、C2為母線支撐電容， 分別由多只電容并聯(lián)組成，總?cè)萘繛?65. 2mF ;C1、K5、R3構(gòu)成正母線對地放電電路，C2、K6、 R4構(gòu)成負(fù)母線對地放電電路，用于風(fēng)機(jī)在故障停機(jī)或者維護(hù)狀態(tài)釋放母線電壓，保障運(yùn)維 人員安全；D7到D12構(gòu)成機(jī)側(cè)整流部分，將電機(jī)Ml吸收的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為直流電能。放電電阻 選型方法需要考慮故障停機(jī)情況，根據(jù)放電初始電壓約為580V-590V設(shè)計放電電阻參數(shù)。
[0021] 依據(jù)附圖1所示的一階電路，即Cl、R3、K5構(gòu)成的放電環(huán)路，求解電容電壓為式 (1) ：

【權(quán)利要求】
1. 一種變流器，包括用于釋放正、負(fù)母線電壓的放電電路，其特征在于，在所述變流器 的正、負(fù)母線之間設(shè)置中性線并接地，在正母線與中性線形成的正母線放電回路以及負(fù)母 線與中性線形成的負(fù)母線放電回路上分別設(shè)有母線支撐電容、接觸器和放電電阻。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變流器，其特征在于，所述接觸器為采用主觸點串聯(lián)的交流 接觸器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變流器，其特征在于，所述放電電阻為波紋放電電阻。
4. 一種直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中應(yīng)用如權(quán)利要 求1至3任一項所述的變流器。
【文檔編號】H02M5/44GK204119049SQ201420502369
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月2日
【發(fā)明者】賈紅福, 阮景鋒 申請人:北京天源科創(chuàng)風(fēng)電技術(shù)有限責(zé)任公司