CN103837815A - 一种变流器机侧du/dt滤波电路的故障检测电路及其检测方法 - Google Patents
一种变流器机侧du/dt滤波电路的故障检测电路及其检测方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种变流器机侧DU/DT滤波电路的故障检测电路,其特征在于:所述的故障检测电路包括发电机、隔离开关、LCR滤波电路、电压检测与处理电路、变流器;所述的发电机、隔离开关、LCR滤波电路中的电感、变流器串联;所述的变流器、电压检测与处理电路与LCR滤波电路中的电容与电阻之间的节点相串接。本发明的优点:通过检测电路的检测能够快速及有效地进行保护,使电机安全可靠地运行,同时让技术人员快速知道故障所在,尽早解除风险。
Description
技术领域
本发明涉及到一种变流器机侧DU/DT滤波电路的故障检测电路及其检测方法。
技术背景
在风力发电领域中,变流器的电机侧基本上都采用了DC/AC技术,但这种技术有两个方面的问题:第一,如连接电机的线缆较长,线路中会存在较大分布的电容及电感,机侧变换器输出的PWM 电压波,将产生行波反射现象,在电机端产生过电压、高频阻尼振荡,加剧了电机绕组以及电缆线的绝缘压力,甚至造成电机或者电缆的绝缘击穿,严重时会使电机烧毁、电缆爆裂。第二,变流器输出的PWM 电压富含开关谐波,将导致机侧线圈发热严重,影响电机性能及寿命。
目前普遍作法是在变流器输出端增设一个LRC滤波器,以减少机侧所产生过电压和谐波,进而保证电机安全可靠地运行。然对于滤波器来说,由于RC一般采用的是绕线电阻(其电阻一般在几欧姆到十几欧姆之间)和普通的吸收电容(一般在0.1-0.5uF之间),而此处电压是个PWM波,谐波大、电压上身速率快,对电阻电容的冲击较大,LRC滤波器容易失效,进而影响到电机的安全及寿命。目前对这块电路的故障保护及检测基本不做(或是通过检测电流等较复杂的方法),而大多采用的是增加器件的降额来保证电路安全。对于现场环境较恶劣或是无人值守的环境下,如果不做故障检测或保护,而单靠增加降额来确保安全,对电机的安全来说,无疑是一种极大的风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种变流器机侧DU/DT滤波电路的故障检测电路,通过加入故障检测及保护,当滤波电路失效时,能够快速及有效地进行保护,使电机安全可靠地运行,同时让技术人员快速知道故障所在,尽早解除风险。
本发明的技术方案:一种变流器机侧DU/DT滤波电路的故障检测电路,其特征在于:所述的故障检测电路包括发电机、隔离开关、LCR滤波电路、电压检测与处理电路、变流器;所述的发电机、隔离开关、LCR滤波电路中的电感、变流器串联;所述的变流器、电压检测与处理电路与LCR滤波电路中的电容与电阻之间的节点相串接。
所述的电压检测与处理电路的作用是采样。
一种变流器机侧DU/DT滤波电路的故障检测电路的测试方法,其特征是由以下步骤完成:
步骤一:由于测量点在变流器开始调制后,其LCR滤波电路的电路节点(4、5、6)的电压为PWM波,在采样点(1、2、3)与变流器之间增设一个滤波电路,滤除谐波的同时,把PWM波变成正弦波,并计算电压的有效值;
步骤二:将得到的有效值送给变流器系统控制中心(DSP)进行比较,如与设定的值偏差过大,则认为DU/DT滤波电路出问题,控制中心会报出一个故障;
步骤三:变流器系统会根据此故障对电机进行保护,并同时把故障通过远程通信传给监控中心,根据检测结果尽快检查更换器件。
本发明的优点:通过检测电路的检测能够快速及有效地进行保护,使电机安全可靠地运行,同时让技术人员快速知道故障所在,尽早解除风险。
附图说明
图1是本发明的示意图。
具体实施方式
变流器机侧滤波电路如图1所示,所述的故障检测电路包括发电机G、隔离开关Q、LCR滤波电路、电压检测与处理电路、变流器;所述的发电机G、隔离开关K、LCR滤波电路中的电感L、变流器串联;所述的变流器、电压检测与处理电路与LCR滤波电路中的电容C与电阻R之间的节点相串接。
在IGBT的输出端,L、R、C构成了一个二阶滤波器,在此电路的基础上,对电路的故障检测如下:
步骤一:由于测量点在变流器开始调制后,其电路点4、5、6的电压为PWM波,所以在采样点1、2、3与变流器系统之间加个滤波电路,滤除谐波的同时,把PWM波变成正弦波,并计算电压的有效值。
步骤二:得到的有效值送给系统控制中心(DSP)进行比较,如与设定的值偏差过大,则认为DU/DT滤波电路出问题,控制中心会报出一个故障。
步骤三:系统会根据此故障对电机进行保护(如变流器停止工作,机侧断路器/接触器断开等),并同时把此故障通过远程通信传给监控中心,尽快检查更换器件。
以2.0MW全功率永磁同步电机及其变流器系统为例:
1、一般的风力发电系统的启机过程:电机开始启动,达到一定速度后(全功率系统的并网转速一般在7-17RPM之间),变流器开时启动;
2、假设变流器的最低工作转速为7RPM,此时的端口电压(4、5、6点)大约为400V(线电压),最高转速为17RPM,此时端口电压大约在759V(线电压),电机额定电压为690V。
3、由于电阻R在此开关频率下(一般的开关频率大约在2K)的阻抗(12欧姆),与C(0.24uF)的阻抗(331欧姆)相比可以忽略不计,因此点1、2、3的电压与点4、5、6的电压相差不大(在690V只有24V的差别),可以近似认为此处电压即为电机端口电压;
4、当LCR滤波电路中的某一相损坏时,检测点的电压必然与正常时不一样。以正常时端口电压为690V,当其中一相断开后,电压变为400V, 通过电压检测及滤波处理电路后,送给dSP内部设置的保护点进行比较,如果不相符,则报故障、保护停机。
5、保护点的设置:对于此系统,使用查表的形式进行故障判断较为适宜(还可减少误报几率),即事先设定一张表格,预先存在DSP中,当系统达到最低工作转速后,进行查表比较,如果对应的转速与所存电压不一致,则认为此电路出现故障。例如:设定7RPM时,电压为400V,14RPM时,电压为690V,17RPM时,电压为759V等等,当实际电机转速对应表中的电机转速时,如果电压相差较大(只要有100V左右的偏差),则认为电路出现故障。具体表格及门限值需根据实际电机及系统情况得出。
Claims (3)
1.一种变流器机侧DU/DT滤波电路的故障检测电路,其特征在于:所述的故障检测电路包括发电机、隔离开关、LCR滤波电路、电压检测与处理电路、变流器;所述的发电机、隔离开关、LCR滤波电路中的电感、变流器串联;所述的变流器、电压检测与处理电路与LCR滤波电路中的电容与电阻之间的节点相串接。
2.根据权利要求1所述的一种变流器机侧DU/DT滤波电路的故障检测电路,其特征在于:所述的电压检测与处理电路的作用是采样。
3.一种变流器机侧DU/DT滤波电路的故障检测电路的测试方法,其特征在于:
步骤一:由于测量点在变流器开始调制后,其LCR滤波电路的电路节点(4、5、6)的电压为PWM波,在采样点(1、2、3)与变流器之间增设一个滤波电路,滤除谐波的同时,把PWM波变成正弦波,并计算电压的有效值;
步骤二:将得到的有效值送给变流器系统控制中心(DSP)进行比较,如与设定的值偏差过大,则认为DU/DT滤波电路出问题,控制中心会报出一个故障;
步骤三:变流器系统会根据此故障对电机进行保护,并同时把故障通过远程通信传给监控中心,根据检测结果尽快检查更换器件。
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