[实用新型]低压穿越型双馈风力发电机变频器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电机变频器，特别是一种执行快速、控制简单、运行可靠、功耗较低且具备很强低电压穿越能力的双馈风力发电机变频器。属于风力发电设备技术领域。

背景技术

在传统能源日渐萎缩的现在，全球掀起了开发可再生资源的热潮。其中，风能成为当前新能源中最具产业化开发条件的佼佼者，也是我国未来数年内最具发展潜力的可再生清洁能源。截止2008年，我国风电装机总容量达到1221万千瓦，已占全球总装机的10％，名列全球第四。仅2008年一年，我国新增风电装机容量就达630万千瓦，新增量位列全球第二，仅仅次于美国的838万千瓦。然而，电力系统中风力发电装机容量比例较大时，电力系统故障导致电压跌落后，风电场切除会严重影响系统运行的稳定性，这就要求风电机组具备低电压穿越能力，以保证故障条件下风电机组不间断并网运行。风电技术较为先进的国家如德国、美国等根据电网实际运行状况制定了风电并网导则，对接入电网的风电场提出了严格的技术要求。该技术要求一般包括无功电压控制，有功电压控制以及低电压穿越能力等，其中风电机组的低电压穿越能力是风电大规模并网运行必不可少的条件和要求，是在外部电网故障下风电机组具有不间断运行能力的保证。

双馈感应风力发电机组是目前国内外风电机组的主流机型。对于双馈风电机组，电网发生故障导致网电压跌落时，由于转子和定子之间的耦合关系，急剧增加的定子电流将导致转子电流的急剧增加。几倍于转子额定电流的实际电流使得转子侧逆变器迅速关闭。但由于转子侧逆变器续流二极管的作用，母线电压会急剧增加。虽然现有的双馈感应风力发电机系统均是背靠背的变频器，但是故障期间依旧会出现逆变器直流母线电压急剧升高的情况。过高的直流母线电压将严重损害变频器。

因此，在电网故障时，双馈感应风力发电机组必须限制转子过电流和直流过电压，以免对转子侧变频器造成损害。在大值瞬态故障下一般使用转子电流旁通措施来保护发电机和变频器。为了实现转子电流旁通措施，现在多采用可控硅作为受控开关。使用可控硅的转子电流旁通措施有如下缺陷：一方面可控硅器件不能实现受控关断，因此其动作周期较全控器件长，制约了整个双馈感应风力发电机组的控制效果的实现，甚至在应用中，为避免在重新启动逆变器时可控硅处于导通状态，需要检测可控硅回路内电流是否为零，这样既增加了保护措施实施的复杂性也减低了整个系统运行的可靠性。另一方面可控硅器件承受dv/dt能力有限，需要较多吸收电路，因而增加了设备功耗、增加了设备成本、加大了设备体积。

基于上述现有技术状况，我们有必要设计一种全新结构的发电机变频器，使其具有执行快速、控制简单、运行可靠、功耗较低、低电压穿越能力强等特点。

实用新型内容

本实用新型的实用新型目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种执行快速、控制简单、运行可靠、功耗较低且具备很强低电压穿越能力的双馈风力发电机变频器.

本实用新型的实用新型目的是通过下述技术方案予以实现的：

低压穿越型双馈风力发电机变频器，包括：定子侧并网开关KM0、转子侧变频器105、中间直流环节106、网侧变频器107；风力发电机的定子101通过该定子侧并网开关KM0接入电网；风力发电机的转子102与所述转子侧变频器105、中间直流环节106、网侧变频器107顺序串联接入电网；其特征在于：

所述中间直流环节106包括有直流电容C1和直流电压检测器TV1；所述直流电压检测器TV1并联在该直流电容C1的两端，用以检测中间直流环节电压；

在该变频器中还设置有转子电流旁通电路104；所述转子电流旁通电路104由限流电阻200、三相不控整流器300、全控器件V 1顺序串联构成；所述限流电阻200端作为电流旁通电路104的接入端，并联接入到所述转子102与转子侧变频器105之间；

所述直流电压检测器106与转子电流旁通电路104信号连接，以控制全控器件V1开关。

所述全控器件V1可以采用绝缘栅双极型功率管、集成门极换流晶闸管或可关断晶闸管。

在所述全控器件V1的两端并联有吸收电路500。

在所述三相不控整流器300的两端并联有直流滤波器400。

所述吸收电路500和直流滤波器400可以采用A型电压嵌位电路、B型电压嵌位电路或C型电压嵌位电路；

所述A型电压嵌位电路由吸收二极管与吸收电阻并联后再与吸收电容串联构成；

所述B型电压嵌位电路由吸收电阻与吸收电容串联构成；

所述C型电压嵌位电路由一个吸收电容构成。