[实用新型]基于模块化设计的风力发电变流器低电压穿越装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及了一种基于模块化设计的风力发电变流器低电压穿越装置，属于风力发电技术领域。

背景技术

随着风力发电的持续发展，风力发电在电力能源中所占比例越来越大，风电对电网的影响已经不能忽略。传统方式下，当电网电压降低到一定值时，风机自动脱网，这种方式会造成风电机组、变流器及对电网产生功率冲击。最新的国网标准要求风电机组具有低电压穿越能力。低电压穿越（LVRT）是指风电机组并网过程中发生电网电压短暂跌落时机组保持不脱网运行并在故障恢复后迅速恢复功率供应的能力。

为了实现LVRT除了在控制上需要对故障及恢复过程做相应的修改，还需要附加设备来防止出现设备损坏，并协助进行状态转换。以双馈变流器为例，当电压发生跌落时，网侧变换器可能因为网压突变而出现过流，即便未出现过流其功率吞吐能力也随着网压下降而降低。发电机定子直接接入电网，网压跌落时会在转子感应出暂态过电压，从而导致机侧变流器发生过流及直流过压故障，深度不对称故障时还可能造成转子持续过电压而向直流链充电造成持续的过流或过压。

为了防止设备损坏并顺利实现LVRT，变流器需要配备相应的辅助部件来协助应对过压过流。首先针对直流过压，通常采用了Chopper功率装置来抑制。当直流链发生过压时，Chopper开通，将能量耗散在能耗电阻上，从而降低直流链电压，过压保护功能直接而有效。其次针对转子的暂态过压设置了Crowbar功率装置，Crowbar通过整流桥交流侧接入转子，直流侧采用类似Chopper结构，只是IGBT和能耗电阻功率更大，足以在极端时间内吸收掉转子的过压尖峰。

变流器分为直驱变流器和双馈变流，目前来说直驱变流器采用Chopper功率装置，双馈采用Chopper功率装置和Crowbar功率装置。由于功率等级的不同，不同的变流器Chopper功率装置和Crowbar功率装置功率等级也不一样，造成变流器系列低电压穿越装置都不能统一，设计周期较长，后期维护不方便。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是解决风力发电变流器低电压穿越装置多样性问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于模块化设计的风力发电变流器低电压穿越装置，包括Chopper功率装置和Crowbar功率装置，其特征在于：所述Chopper功率装置包括第一IGBT，第一IGBT与第一续流二极管D11串联后同时与第一电容C11、第三电容C13并联连接，所述第一IGBT、第一续流二极管D11、第一电容C11、第三电容C13及第一IGBT的关断电压尖峰吸收回路封装成功率模块，所述Crowbar功率装置，包括第二IGBT，所述第二IGBT与第二续流二极管D21串联后与大容量膜电容C21并联连接，所述第二IGBT、第二续流二极管D21、大容量膜电容C21及第二IGBT的关断电压尖峰吸收回路封装成功率模块。

前述的基于模块化设计的风力发电变流器低电压穿越装置，其特征在于：所述第一IGBT的关断电压尖峰吸收回路包括第一电阻R12、第二电容C12和第二二极管D12，所述第一电阻R12与第二电容C12串联后并联连接于第一IGBT的两端，第二二极管D12并联连接于第一电阻R11的两端。

前述的基于模块化设计的风力发电变流器低电压穿越装置，其特征在于：所述第二IGBT的关断电压尖峰吸收回路包括第二电阻R22、第四电容C22，所述第二电阻R22与第四电容C22串联后并联于第二IGBT的两端。

前述的一种基于模块化设计的风力发电变流器低电压穿越装置，其特征在于： Chopper功率装置的功率模块对外的功率接口与Crowbar功率装置的功率模块对外的功率接口相一致。

前述的一种基于模块化设计的风力发电变流器低电压穿越装置，其特征在于：Chopper功率装置的容量与Crowbar功率装置的容量相同。

 本实用新型的基于模块化设计的风力发电变流器低电压穿越装置，通过对Chopper和Crowbar电气回路进行分析、比较、优化，提取出共同相似的功率器件，再配合相应的结构设计，最终形成一致的模块化的功率装置结构，且对外接口一致，方便模块间的并联。

附图说明

图1是Chopper功率装置模块电气原理图；

图2是Crowbar功率装置模块电气原理图；

图3是Chopper功率装置模块结构图；

图4是Crowbar功率装置模块结构图；

图5是并联的Crowbar功率装置模块结构图。

具体实施方式