[发明专利]一种双馈风电机组故障穿越新型保护电路

说明书

技术领域

本发明涉及风电保护领域，具体地，涉及一种双馈风电机组故障穿越新型保护电路。

背景技术

为了应对能源危机和环境恶化，世界各国正积极的推动着可再生能源的开发和利用。其中风力发电已成为科研人员和商业企业关注的焦点。这是因为风能是一种可靠的、无限的、可再生的电力供应源。风电的大规模应用既可以缓解能源危机，又能减轻常规能源使用所带来的环境问题，从而减少二氧化碳气体的排放。

然而，大规模风电接入电网却给电网安全运行带来了较大挑战。因此，新的电网导则要求，要想接入电网运行，风电机组必须具备故障穿越能力。双馈风电机组定子绕组直接接电网，导致其对电网电压扰动更加敏感，故障穿越问题最具挑战性。

目前，较为成熟的双馈风电机组故障穿越技术是所谓的撬棒(Crowbar)保护电路。当双馈风电机组遭受电压跌落时，由于定转子间复杂的电磁关系，会导致转子过电流，从而破坏变换器。而所谓的撬棒保护就是为转子故障电流提供旁路通路，从而避免转子过电流对变换器的破坏以实现机组的不间断并网运行。

如公开号为103178548A的中国发明专利，该专利提供了一种双馈风力发电机组的对称故障穿越控制方法，该方法在双馈风力发电机组的电网故障下，当流入转子变换器的电流超过其最大允许电流值时，所述双馈风力发电机组的转子Crowbar电路投入运行，同时闭锁所述转子变换器；在故障发生期间，当所述转子Crowbar电路投入τr时长后且转子电流值小于Crowbar保护动作门槛值时，所述转子Crowbar电路被切除，同时重启所述转子变换器；在故障切除后，所述转子变换器通过恢复控制策略切换到有功功率工作模式，并停止向电网注入无功电流。利用该方法能够克服现有故障穿越控制策略中存在的缺陷，从而提高双馈风力发电机组的故障穿越能力。

然而，上述的专利撬棒保护技术却存在如下缺点：

1)撬棒投入后，双馈电机机侧变换器封锁，电机处于失控状态，运行于异步电机状态；

2)在上述条件下，机组转速稳定性恶化，并向电网吸收无功，不利于机组的故障穿越。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种双馈风电机组故障穿越新型保护电路，其可以解决大多数电压故障下双馈电机失控问题，从而能稳定系统转速，抑制系统在故障期间转速过快增加，支撑电网电压，从而加强双馈风电机组故障穿越的能力。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：限流电路a、旁路电路a、限流电路b、旁路电路b、其中，一个限流电路a与一个旁路电路a并联，这个并联关系的电路有三组，其一端即三相输入端U₁、V₁、W₁分别接双馈风电机组中双馈感应电机转子三相绕组，另一端即三相输出端U₂、V₂、W₂接双馈风电机组变流器结构中转子侧变换器三相交流输出端；另一限流电路b有三组，有两种接线方式，一种是三角形接法、另一种是星形接法，引出线分别通过对应的旁路电路b接上述三相输出端U₂、V₂、W₂；

所述的旁路电路a，在正常电网条件下，处于导通状态；在电网故障时，双馈感应电机转子电流大于给定值1时，处于阻断状态；

所述的旁路电路b，在正常电网条件下，处于阻断状态；在电网故障时，双馈感应电机转子电流大于给定值2时，处于导通状态；

所述的给定值2大于给定值1。

所述的限流电路a包括限流阻抗，其有三组，每一组的一端与对应旁路电路a一端相连，另一端与对应旁路电路a另一端相连。

所述的旁路电路a包括旁路功率开关，其有三组，每一组的一端与对应限流电路a一端相连，另一端与对应限流电路a另一端相连。

所述的限流电路b包括限流阻抗，其有三组，有两种接线方式，一种是三角形接法、另一种是星形接法，其引出线分别通过对应的旁路电路b接上述三相输出端U₂、V₂、W₂。

所述的旁路电路b包括旁路功率开关，其有三组，一端分别接三相输出端U₂、V₂、W₂，另一端分别接限流电路b。