[发明专利]一种阻值可调的撬棒电路及其调控方法

说明书

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，特别是一种阻值可调的撬棒电路及其调控方法。

背景技术

风力发电在新能源发电范畴内已经是水利发电之外增长量最快的发电形式。因此，根据我国的风力蕴藏量自然条件方面来看，我们有十分有利的条件来发展这个行业。从风力资源储量来看，根据国家气象局的资料，我国离地10米高的风能资源总储量约32.26亿千瓦，其中可开发和利用的风能储量有2.53亿千瓦，50米高度的风能资源比10米高度多1倍，约为5亿千瓦，近海可开发和利用的风能储量有7.5亿千瓦。因此，就风力资源储量来看，有条件开发风力发电。从风力发电技术层面来看，整机方面我国已有多家整机厂商产品达世界先进水平，并出口国外；风力发电用功率变换器方面我国也已有多家企业研发成功并得以在风场安装使用，目前主流机型为1.5MW和2MW，目前国内研发生产与类似机型配套的功率变换器的企业也有十几家，主流拓扑结构基本上为两电平；2MW以上机型由于功率器件容量增大、发热量增大、配套的保护设备扩容等一系列问题，使其正处于研发试运行阶段。综合国内风电功率变换器现状来说，我们有技术基础、技术储备、技术潜力来发展风力发电产业，我们应该努力发展好这个产业，并使之为我们建设节能环保型社会的绿色助手。

随着风场规模日益增大，风力发电设备并网后占整个电网的比例增大，单个风力发电机发生故障都会引起整个风场故障，甚至造成整个电网解列。而作为风力发电设备中最常见的故障就是电网电压跌落，因此具有低电压穿越能力已经成为决定电网安全的重要因素，也成为风力发电变流器进入市场的准入条件。因此研究发力发电功率变换器的低电压穿越能力是必要的。所谓的低电压穿越就是：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，

随着国内外风电机组大规模并网发电，当风电场电网电压出现短时严重跌落或扰动时，可能造成大规模的风电机组脱网，直接回造成发电机及变流器等系统设备的损坏，甚至造成电网崩溃。因此风电场运行的风电机组必须具有一定低电压穿越能力，保障机组在上述电网故障发生时风电机组能顺利穿越故障，保障机组和电网安全。风电机组低电压穿越技术研究已经成为国内外学者研究热点之一，最常见的低电压穿越技术方案采用主动或被动撬棒电路相关技术，一般的低电压穿越电路包括风力发电机和电网之间的机侧变流器和网侧变流器以及用于设置在风力发电机转子侧的撬棒电路，通过撬棒电路实现低电压穿越。

而现有技术的不足之处在于：撬棒电路中的消耗电阻阻值不可调，而由于电网电压跌落程度、发电机组的发电量是随机变化的，固定消耗电阻的撬棒电路导致无法有效调节转子侧、直流母线上的过电压、过电流，且无法向电网提供有效的无功支撑，同时可能造成频繁的切入和切除撬棒电路，引起发电机组的暂态、不稳定现象。

发明内容

针对上述技术问题，本发明公开了一种阻值可调的撬棒电路及其调控方法，根据转子侧出现的能量过剩的大小来实时调控撬棒电路中消耗电阻的阻值，使其更好的稳定直流母线电压。

本发明还有一个目的在于提供了一种撬棒电阻消耗电阻阻值调控的方法，解决了机组无法向电网提供有效无功支撑的问题。

本发明还有一个目的是减少由于频繁切换带大阻值消耗电阻的撬棒电路而造成的发电机组暂态、不稳定过程时间。

为了实现根据本发明的目的，提供了一种阻值可调的撬棒电路，用于双馈风力发电机系统中，发电机的转子通过变流器与电网连接，定子通过并网开关与电网连接，包括：

三相整流桥，其由六个不可控的二极管构成，所述三相整流桥的交流端与发电机的转子出线端一一连接；电阻，其连接在所述三相整流桥的直流正负端之间，用于吸收转子侧产生的过剩能量；可控晶体管，其与所述电阻串联并设置在所述三相整流桥的直流正负端之间，用于控制所述电阻的投入与切除；其中，所述三相整流桥的直流正负端之间并联设置有若干组所述电阻和可控晶体管，每组所述电阻的阻值不同，每组所述可控晶体管与同一个控制器连接，通过控制每组所述可控晶体管导通时间来调整所述撬棒电路的瞬时合成电阻值。

优选的，所述三相整流桥正负直流端分别与所述变流器的直流母线正负端连接，所述变流器为四象限变流器，其包括与所述发电机转子连接的机侧变频器、与电网连接的网侧变频器。

优选的，所述可控晶体管为IGBT，其集电极通过所述电阻与所述三相整流桥的直流正端连接，发射极与所述三相整流桥的直流负端连接。