[实用新型]低压穿越用转子保护装置

说明书

技术领域

本实用新型属于一种电机转子保护装置，特别是涉及一种用于变速风力发电机系统双馈型感应发电机的低压穿越用转子保护装置。

背景技术

随着风力发电装机容量的逐渐增加，风力发电系统和电网的相互影响变得越来越重要，如果切除多组风力发电机组会引起本地功率供应不足和本地电网的不稳定，严重时会造成电网大面积的停电事故，经济损失巨大。

按照新的国家电网规则的要求，当电网发生故障电压跌落时，风力发电系统必须与电网保持一定时间的连接，只有在故障严重超过一定时限时才允许风力发电系统离网，但一旦电网故障恢复时，风力发电系统能够正常并网运行。这就要求风力发电系统必须具有很强的低压穿越（LVRT）能力。这些电网的运行标准都要求风力发电机组在电网电压瞬间降低时不仅能够保持在线连接，并且能够迅速向电网提供无功功率的支持。

而目前风力发电市场情况，对于变速风力发电机系统来说，双馈型感应发电机（DFIG）是一种流行的主要风力发电机结构。对于这种风力发电系统，当电网发生故障出现电压跌落时，在DFIG的转子侧会产生过电压和过电流。过电流会损坏变流器，而且过电压会损坏发电机的转子绕组。为了保护连接在转子侧的变流器，采用过电压、过电流的保护措施势在必行。而且为了满足在电压跌落一定幅度的情况下，风力发电机保持与电网的连接，在电网故障消除后，发电机能够迅速恢复并网正常运行，必须寻找更为有效的控制策略和增加其他的外围辅助保护电路装置。

对于双馈型系统，发电机转子侧增加辅助保护装置是其常用的方法，通常有多种不同的形式。

如图1所示的两相交流开关构成的保护电路。交流开关由晶闸管反向并联构成，当发生电网故障时，通过交流开关的短路转子绕组，起到保护变流器的作用，采用这种电路时，由于转子电流中通常存在有较大的直流分量，使晶闸管过零关断的特性不再适用，可能造成保护电路拒动。

如图2所示的二极管整流和晶闸管构成保护电路。当直流侧电压达到最大值时，通过触发晶闸管导通实现对转子绕组的短路，同时断开转子绕组与转子变流器的连接，保护电路与转子绕组一直保持连接，直到主回路开关将定子侧变流器彻底与电网断开为止，该装置缺点是当电网故障消除后，系统不能自动恢复正常，必须重新并网。

如图3所示的二极管整流后采用IGBT和电阻构成斩波器。这种电路使转子侧变流器在电网故障时可以与转子保持连接，当故障消除后通过切除保护电路装置，使风力发电系统能够快速恢复正常运行，因此具有更大的灵活性，但由于动作时一般通过IGBT的电流很大。使用大电流IGBT功率器件，成本较高；另一方面由于通过IGBT的电流很大，通态损耗大，装置必须考虑功率器件的冷却。

发明内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种在电压跌落一定幅度的情况下，风力发电机保持与电网的连接，在电网故障消除后，发电机能够迅速恢复并网正常运行的低压穿越用转子保护装置。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种低压穿越用转子保护装置，包括有连接在双馈型感应发电机与转子侧变流器相连的三相交流动力线上的二极管整流单元，还设置有晶闸管、电阻、晶闸管吸收用电阻以及晶闸管吸收用电容，其中，所述的晶闸管与电阻串联连接，串联后的晶闸管的阳极与二极管整流单元的负极端相连，串联后的电阻的另一端与二极管整流单元的正极端相连，所述的晶闸管吸收用电阻与晶闸管吸收用电容串联连接，串联后的晶闸管吸收用电阻的另一端连接在晶闸管与电阻的连接点上，串联后的晶闸管吸收用电容的另一端与晶闸管的阳极相连，而且与二极管整流单元的负极端相连，所述的晶闸管的门极即触发端连接控制单元。

所述的控制单元包括有信号处理电路，所述的信号处理电路通过光纤信号接口与主控制系统相连，所述的信号处理电路还连接晶闸管触发电路，所述的晶闸管触发电路连接所述的晶闸管的门极即触发端，还设置有分别向信号处理电路、晶闸管触发电路以及光纤信号接口供电的控制电源。

所述的电阻采用圆形板式电阻。

所述的晶闸管吸收用电容采用薄膜电容。

所述的控制单元与主控制系统通讯信号采用光纤传输。

所述的晶闸管直接固定在采用阻燃性材料的绝缘板上。