[实用新型]大功率直驱风电变流器低电压穿越电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及属于风力发电设备，涉及一种大功率直驱风电变流器低电压穿越电路。

背景技术

现有的风力发电系统中的变流器通常包括包括有连接在发电机和电网之间的机侧整流电路和网侧逆变电路；机侧整流电路和网侧逆变电路均由IGBT功率单元构成，机侧整流电路的IGBT功率单元与网侧逆变电路IGBT功率单元之间的一对连接接点之间连接有储能电容。

风力发电设备的低电压穿越（LVRT），是指在风力发电机并网点电压跌落的时候，风机能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间(区域)。是对并网风机在电网出现电压跌落时仍保持并网的一种特定的运行功能要求。电压跌落是电网常见的故障故障，有单相、两相对地故障，相间故障和三相故障等类型，电压跌落的深度不等，持续时间是0.5 个基波时间到数秒的时间。如果不同时间的电网跌落都需要停机，会引起太多的停机，则会大大影响整个电网运行的稳定；因此就提出了低压穿越的要求，只有当电网跌落的深度与持续的时间超过规定的曲线，才需要进行停机。

目前的风电设备通常采用以下技术实现低电压穿越：

1、不改变现有变流器的电路结构，只需要设计时考虑增加功率器件的电压、电流等级和电容容量。但是此方案仅适用于电压跌落不深的情况，此方案同时也会大大增加元气件的采购成本。

2、在发电机转子侧增三相增加crowbar电路，为转子侧电路提供旁路，在检测到电网系统故障出现电压跌落时，闭锁发电机励磁变流器，同时投入转子回路的旁路（释能电阻）保护装置,达到限制通过励磁变流器的电流和转子绕组过电压的作用，以此来维持发电机不脱网运行。此方案在发电机侧增加卸荷负载，卸荷负载与发电机相连，需要对发电机进行重新设计，同时使用元器件较多，成本较高。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种线路结构简单、实现成本低的大功率直驱风电变流器低电压穿越电路。

本实用新型的大功率直驱风电变流器低电压穿越电路包括有连接在发电机和电网之间的机侧整流电路和网侧逆变电路；机侧整流电路和网侧逆变电路均由IGBT功率单元构成，机侧整流电路的IGBT功率单元与网侧逆变电路IGBT功率单元之间的一对连接接点之间连接有储能电容；在储能电容侧并联有一个由IGBT管和卸荷电阻串联而成的crowbar电路。

本实用新型使用过程中，当系统正常工作时，CROWBAR电路不起作用，当电网电压跌落时，由于发电机还在发电过程中，因此直流侧的输入功率大于直流侧的输出功率，导致直流侧的电压会迅速上升，可能会损坏储能电容，造成变流器的损坏，而此时由于CROWBAR电路中的卸荷电阻投用，消耗直流侧多余的能量，不会导致直流母排电压的升高，也不会导致电容的损坏。当电网电压正常时，可以快速的切断卸荷电阻，投用逆变功率单元。该方案使用元器件少、无需对发电风机进行改造，因而成本较低；此外，由于CROWBAR电路可以使用与功率单元相同的IGBT元件，因此可以减少备件各类和数量，尽进一步降低了维护成本。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

如图所示，该电路包括有连接在发电机5和电网6之间的机侧整流电路1和网侧逆变电路2；机侧整流电路和网侧逆变电路均由IGBT功率单元构成，机侧整流电路的IGBT功率单元与网侧逆变电路IGBT功率单元之间的一对连接接点之间连接有储能电容3；在储能电容侧并联有一个由IGBT管和卸荷电阻串联而成的crowbar电路4。