[发明专利]一种双馈风力发电机变流器主动式保护方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电机的保护方法及装置，具体说是一种双馈风力发电机变流器主动式Crowbar（急剧短路保护装置）保护方法及装置，主要应用于双馈风力发电机的控制系统中。

背景技术

在双馈风力发电机变流器的发电机转子侧，一般都装有Crowbar保护装置，用于防止当电网出现故障时，引起转子电流过大而对变流器的损害。

传统的双馈风力发电机变流器Crowbar保护策略是：当电网出现故障时，转子电流过大，通过检测得知转子电流过大后，主控系统发出指令启动Crowbar保护电路，从而保护变流器。由于此保护策略需要为风力发电机配备一专用的控制器及其检测电路，并且对此控制器的可靠性、反应速度要求较高，从而使其成本较高。

在期刊杂志《高电压技术》第36卷，第3期公开了一篇“一种双馈风电机组低电压穿越特性的试验研究”论文，其中也提到了在分析双馈机组电压跌落特性的基础上, 采用了转子主动式 Crowbar 电路和直流侧卸荷电路相结合的方法来实现双馈风电机组的低电压穿越功能，并通过仿真验证了电路结构和控制策略的正确性。但是该论文所介绍的转子侧Crowbar保护装置仍然需要一个控制装置来进行控制，所以仍然存在前面所述问题的缺陷。因此很有必要对此加以改进。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明旨在提供一种双馈风力发电机变流器主动式Crowbar保护方式及装置，该双馈风力发电机变流器主动式Crowbar保护方式及装置在控制运行中不需要专用控制器，不仅降低了装置成本，而且方便更换维护。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种双馈风力发电机变流器主动式Crowbar保护方法，在变流器转子侧接入Crowbar保护装置，为转子侧电路提供旁路，限制通过双馈变流器的电流，再配合主控器的低电压穿越控制策略，以此来维持发电机不脱网运行。当系统稳定后，切除Crowbar保护装置，双馈风力发电机转入正常工作运行。其特征是：Crowbar保护装置是由继电器与双馈变流器组合形成的控制系统所控制的；所述的Crowbar保护装置转出端接双馈变流器转子侧A、B、C三相，继电器与变流器相连接如图2所示，其中继电器吸合线圈串联在Crowbar的主电路上，继电路的开关与电阻R1相串联。从而变流器可控制其通断，由通过继电器吸合线圈的电流大小来决定继电器开关闭合状态，从而控制Crowbar保护装置的触发与否。

继电器线圈串联在Crowbar保护电路与转子侧变流器连接的主电路上，继电器的开关与释能电阻串联在一起，也设在Crowbar保护电路与转子侧变流器连接的主电路上，同时在继电器的开关与释能电阻旁并联有一RC滤波电路，继电器线圈可以控制继电器开关的闭合，从而触发Crowbar保护装置；但继电器线圈不可以单独控制继电器开关的断开，需继电器线圈和变流器都发出指令下，继电器开关才可以断开；变流器可发出指令使继电器开关闭合。

在正常情况下，三相交流电为对称的三相交流电，其电压、电流之和均为零，从而在正常情况下，通过继电器吸合线圈的电流为零；当转子电流产生小干扰电流时，继电器吸合线圈不会吸合，电流在流经RC滤波电路滤波后，馈入电网中，不会造成能量浪费；当电网出现故障时，转子电流变大，导致通过继电器吸合线圈的电流变大，继电器吸合线圈吸合，开关K闭合，将转子电流产生的能量在电阻R1上以热能的方式损耗，从而避免对变流器的损坏。当转子电流恢复正常后，通过继电器吸合线圈的电流变小，继电器吸合线圈松开，为了防止电流振荡而引起继电器的频繁动作，由变流器通过对转子电流的检测来控制开关K的断开，从而使Crowbar电路恢复到正常状态。

根据上述方法所提出的双馈风力发电机变流器主动式Crowbar保护双馈风力发电机变流器的主动式Crowbar保护装置，包括：Crowbar保护电路、RC滤波电路和继电器；所述的继电器与变流器相连接，继电器线圈串联在Crowbar保护电路与转子侧变流器连接的主电路上，继电器的开关与释能电阻串联在一起，也设在Crowbar保护电路与转子侧变流器连接的主电路上，同时RC滤波电路与继电器的开关与释能电阻并联，变流器单独控制其通断。

所述的Crowbar保护电路为三相二极管组成，每相是由2个二极管串联组成，三组共6个二极管。

所述的继电器与变流器相联接，变流器可控制其动作。

所述的滤波电路与开关相并联，特点是在小电流扰动的情况下，用RC滤波电路滤波；大电流情况下，才触发继电器开关，释放能量。其中由电阻和电容组成为滤波电路，电阻的阻值较大一般为30欧姆左右；