CN105098716A - Crowbar控制单元、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于发电技术领域，提供了一种Crowbar控制单元、系统及方法，所述一种Crowbar控制单元，其特征在于，包括相互连接的控制器和Crowbar，所述控制器根据外部变流器的母线电压信号和/或机侧电流的变化输出Crowbar驱动信号至所述Crowbar，触发所述Crowbar；同时发出同步信号至其它Crowbar控制单元，同步其它Crowbar控制单元。本发明实施例提供的Crowbar控制单元、系统及方法可增强通用性和可扩展性。

Description

Crowbar控制单元、系统及方法

技术领域

本发明属于电力技术领域，尤其涉及一种Crowbar控制单元、系统及方法。

背景技术

随着社会的发展，变流器的功率越来越大，采用两个或多个功率模块并联成更大功率的变流器的方式越来越被业界采用。在功率模块并联后的保护方式上，常用的是通过一个大容量的被动Crowbar来实现保护。其原理是当电网发生故障，能量不能及时通过发电机定子送出时，会有很大的能量通过发电机转子，一般会导致机侧变换器过流或直流母线过压，此时触发被动Crowbar，将发电机转子过来的多余能量在Crowbar上消耗掉。

通常Crowbar都是内置于变流器中，多个变流器并联一般应用在更大功率场合，此时单个变流器内置的Crowbar容量不能满足要求。而增大变流器内置Crowbar的容量会导致变流器结构的调整，如果另外开发大容量的外置Crowbar又需要更大的空间来放置，因此，可采用图1所示之Crowbar控制系统解决该问题，，如图1所示，并联的第一变流器11、第二变流器12分别配置对应的第一Crowbar21和第二Crowbar22，以解决通用性和扩展性不足的问题，但该结构仍然存在第一Crowbar21和第二Crowbar22无法准确同步的问题，降低了Crowbar控制系统对风机的保护功能。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种Crowbar控制单元、系统及方法，旨在解决现有风机系统的Crowbar控制系统无法准确同步的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种Crowbar控制单元，包括相互连接的控制器和Crowbar，所述控制器根据外部变流器的母线电压信号和/或机侧电流的变化输出Crowbar驱动信号至所述Crowbar，触发所述Crowbar；同时发出同步信号至其它Crowbar控制单元，同步其它Crowbar控制单元。

进一步地，所述控制器还用于接收其它Crowbar控制单元的同步信号，并根据所述同步信号触发本地的Crowbar。

进一步地，所述Crowbar为主动Crowbar或被动Crowbar。

进一步地，所述被动Crowbar采用半控型开关器件，所述主动Crowbar采用全控型开关器件。

本发明还提出一种Crowbar控制系统，包括至少两个并联的变流器和至少两个Crowbar控制单元，所述Crowbar控制单元与所述变流器一一对应连接，所述Crowbar控制单元之间相互连接；其中，当某一Crowbar控制单元根据对应变流器的母线电压信号和/或机侧电流的变化被触发时，该触发的Crowbar控制单元发送同步信号至其余Crowbar控制单元，触发其余Crowbar控制单元。

进一步地，所述每一Crowbar控制单元为权利要求1至4中任一项所述的Crowbar控制单元。

进一步地，所述每一Crowbar控制单元的控制器包括外部控制信号输入端、同步信号输出端和Crowbar驱动信号输出端，所述外部控制信号输入端包括机侧电流输入端、母线电压信号输入端和同步信号输入端；其中，

所述机侧电流输入端、母线电压信号输入端连接对应的变流器，接收该变流器的机侧电流和母线电压信号；

所述同步信号输入端与其余Crowbar的控制器的同步信号输出端连接；

所述Crowbar驱动信号输出端与该Crowbar控制单元的Crowbar连接。

本发明还提出一种Crowbar控制方法，包括步骤：

某一Crowbar控制单元接到本地请求后，向其余Crowbar控制单元发送同步信号；

所述其余Crowbar控制单元收到同步信号后，触发其内部的Crowbar。

进一步地，还包括：

所述某一Crowbar单元在收到本地请求一预设时间T后，触发其内部的Crowbar。

进一步地，在所述某一Crowbar控制单元收到本地请求之前，还包括：

检测对应变流器的机侧电流及母线电压信号；

当所述机侧电流和/或母线电压信号超过预设的触发门限值时，生成本地请求。

本发明实施例提供的Crowbar控制系统及方法，针对多个变流器如双馈变流器的并联，采用各变流器分别配置Crowbar控制单元的方式实现各个Crowbar之间的同步，提高通用性和可扩展性的同时，增强了系统保护功能。

附图说明

图1是现有技术的Crowbar控制系统的结构图；

图2是本发明实施例一的Crowbar控制单元的结构图；

图3是本发明实施例一的Crowbar控制单元主动Crowbar的结构图；

图4是本发明实施例一的Crowbar控制单元主动Crowbar的另一结构图；

图5是本发明实施例一的Crowbar控制单元主动Crowbar的又一结构图；

图6是本发明实施例一的Crowbar控制单元被动Crowbar的结构图；

图7是本发明实施例二提供的Crowbar控制系统的结构图；

图8是本发明实施例二提供的Crowbar控制系统的另一结构图；

图9是本发明实施例二提供的Crowbar控制系统的又一结构图；

图10是本发明实施例二提供的Crowbar控制系统中控制器的结构图；

图11是本发明实施例三提供的Crowbar控制方法的流程图；

图12是本发明实施例三提供的Crowbar控制方法的另一流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

本发明实施例一提出了一种Crowbar控制单元，如图2所示，本发明实施例一的Crowbar控制单元包括相互连接的控制器30和Crowbar40，控制器30根据外部变流器的母线电压信号和/或机侧电流的变化输出Crowbar驱动信号至Crowbar40，触发Crowbar40；同时发出同步信号至其它Crowbar控制单元，同步其它Crowbar控制单元。

进一步地，控制器30还用于接收其它Crowbar控制单元的同步信号，并根据所述同步信号触发本地的Crowbar40。

进一步地，Crowbar为主动Crowbar或被动Crowbar。当Crowbar为主动Crowbar时，可采用全控型开关器件如IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)、IGCT(IntegratedGateCommutatedThyristors，集成门极换流晶闸管)等，如图3至图5所示；当Crowbar为被动Crowbar时，可采用半控型开关器件如晶闸管(Thyristor)如图6所示。

本发明实施例一的Crowbar控制单元通过控制器收发同步信号，根据该同步信号实现与其它Crowbar控制单元的同步，可增强Crowbar控制系统的保护功能。

实施例二

本发明实施例二提出一种Crowbar控制系统，如图7所示，本发明实施例二的系统包括至少两个并联的变流器第三变流器31、第四变流器32和至少两个Crowbar控制单元第一Crowbar控制单元41、第二Crowbar控制单元42，Crowbar控制单元与变流器一一对应连接(第一Crowbar控制单元41与第三变流器31连接，第二Crowbar控制单元42与第四变流器32连接)，Crowbar控制单元相互连接(第一Crowbar控制单元41和第二Crowbar控制单元42连接)；其中，当任一Crowbar控制单元根据对应变流器的母线电压信号和/或机侧电流的变化被触发时，该触发的Crowbar控制单元发送同步信号至其它Crowbar控制单元，触发其它Crowbar控制单元。图7所示仅为两个变流器和两个Crowbar控制单元，实际应用中不仅限于此。

每一Crowbar控制单元的结构与本发明实施例一中图2至图6所示的Crowbar控制单元类似，即如图8所示，第一Crowbar控制单元41包括第一控制器411和第一主动Crowbar412，第二Crowbar控制单元42包括第二控制器421和第二主动Crowbar422；或如图9所示，第一Crowbar控制单元41包括第三控制器511和第一主动Crowbar512，第二Crowbar控制单元52包括第二控制器521和第二主动Crowbar522，此处不再赘述。

上述每一变流器包括网侧变换器、机侧变换器、机侧电感。如图8所示，第三变流器60包括第三网侧变换器61、第三机侧变换器62和第三机侧电感63，第四变流器70包括第四网侧变换器71、第四机侧变换器72和第四机侧电感73。第一控制器411分别连接第三网侧变换器61、第三机侧变换器62，第二控制器421分别连接第四网侧变换器71、第四机侧变换器72。

当Crowbar控制单元内Crowbar为主动Crowbar时，如图8所示，第一主动Crowbar412连接于第三机侧变换器62与第一机侧电感63之间，第二主动Crowbar422连接于第四机侧变换器72与第二机侧电感73之间。

如图9所示，当Crowbar控制单元可为被动Crowbar时，第三Crowbar控制单元51包括第三控制器511和第三被动Crowbar512，第四Crowbar控制单元52包括第四控制器521和第四被动Crowbar522。第三被动Crowbar512连接于第三机侧电感63与发电机之间，第四被动Crowbar522连接于第四机侧电感73与发电机之间。

上述任一Crowbar控制单元的控制器的同步信号输出端电连接其它Crowbar控制单元的控制器的同步信号输入端，各个Crowbar控制单元之间通过电线或光纤连接。

图10所示为某一Crowbar控制器的结构图，结合图8、图10，本发明实施例二的Crowbar控制系统的工作原理详细说明如下：

第一控制器411、第二控制器421分别通过机侧电流输入端、母线电压信号输入端检测第三变流器31、第四变流器32的机侧电流和直流母线电压，并进行滞环比较，当某个控制器如第一控制器411生成一个本地请求时，同时产生一个同步信号通过同步信号输出端传输到第二控制器421，作为第二控制器421的外部触发信号。

本发明实施例二中，第一Crowbar控制单元41、第二Crowbar控制单元42的触发由本地请求和外部触发信号(即同步信号)共同作用产生。当机侧电流或者母线电压上升到相应的crowbar触发门限值时，生成本地请求，DSP也能主动产生Crowbar控制单元触发命令，作为本地请求。

由于多个Crowbar控制单元并联时，可能会因为Crowbar动作不同步，而出现先动作的Crowbar容易损坏的问题，因此，为确保多个Crowbar的同步动作。当某一控制器接收到本地请求后，可先将本地请求延迟一预设时间T后与外部请求经逻辑电路产生Crowbar驱动信号输出，用于驱动Crowbar的开关器件。如此，可提高各个Crowbar控制单元之间的同步性能。

本发明实施例针针对双馈变流器的并联，采用各变流器分别配置Crowbar控制单元且实现各个Crowbar控制单元之间的同步以实现系统保护，避免了重新开发更大容量的外置Crowbar以及调整变流器结构，通用性和可扩展性得到增强的同时提高了系统保护功能。

实施例三

本发明实施例三提出一种Crowbar控制方法，用于本发明实施例二的Crowbar控制系统。如图11所示，本发明实施例三的方法包括步骤：

S1、某一Crowbar控制单元接到本地请求后，向其余Crowbar控制单元发送同步信号；

S2、其余Crowbar控制单元收到同步信号后，触发其内部的Crowbar。

S3、某一Crowbar单元在收到本地请求一预设时间T后，触发其内部的Crowbar。

进一步地，如图12所示，在步骤S1之前，还包括：

S4、检测对应变流器的机侧电流及母线电压信号；

S5、当机侧电流或者母线电压超过预设的触发门限值时，生成本地请求。

第一Crowbar控制单元通过第一控制器检测第三变流器的母线电压和机侧电流，第二Crowbar控制单元通过第二控制器检测第四变流器的母线电压和机侧电流。第一Crowbar控制单元和第二Crowbar控制单元将检测到的母线电压和机侧电流进行滞环比较，当机侧电流或者母线电压上升到相应的crowbar触发门限值时，生成本地请求，当然DSP也能主动产生Crowbar控制单元触发命令，作为本地请求。

本发明实施例三中，第一Crowbar控制单元、第二Crowbar控制单元的触发由本地请求和外部请求共同作用产生。当某个Crowbar控制单元生成一个本地请求时，同时产生一个同步信号传输到另一Crowbar控制单元，作为Crowbar控制单元的外部触发信号，以便其它Crowbar控制单元启动系统保护。

由于多个Crowbar控制单元并联时，可能会因为Crowbar动作不同步，而出现先动作的Crowbar容易损坏的问题，因此，为确保多个Crowbar的同步动作。当某一Crowbar控制单元接收到触发请求后，先将本地请求延迟一预设时间T后与外部请求经逻辑电路产生Crowbar驱动信号输出，用于驱动Crowbar的开关器件。如此，可提高各个Crowbar控制单元之间的同步性能。

本发明实施例三针针对双馈变流器的并联，采用各变流器分别配置Crowbar控制单元且实现各个Crowbar控制单元之间的同步以实现系统保护，避免了重新开发更大容量的外置Crowbar以及调整变流器结构，通用性和可扩展性得到增强的同时提高了系统保护功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种Crowbar控制单元，其特征在于，包括相互连接的控制器和Crowbar，所述控制器根据外部变流器的母线电压信号和/或机侧电流的变化输出Crowbar驱动信号至所述Crowbar，触发所述Crowbar；同时发出同步信号至其它Crowbar控制单元，同步其它Crowbar控制单元。

2.如权利要求1所述的Crowbar控制单元，其特征在于，所述控制器还用于接收其它Crowbar控制单元的同步信号，并根据所述同步信号触发本地的Crowbar。

3.如权利要求1或2所述的Crowbar控制单元，其特征在于，所述Crowbar为主动Crowbar或被动Crowbar。

4.如权利要求3所述的Crowbar控制单元，其特征在于，所述被动Crowbar采用半控型开关器件，所述主动Crowbar采用全控型开关器件。

5.一种Crowbar控制系统，其特征在于，包括至少两个并联的变流器和至少两个Crowbar控制单元，所述Crowbar控制单元与所述变流器一一对应连接，所述Crowbar控制单元之间相互连接；其中，当某一Crowbar控制单元根据对应变流器的母线电压信号和/或机侧电流的变化被触发时，该触发的Crowbar控制单元发送同步信号至其余Crowbar控制单元，触发其余Crowbar控制单元。

6.如权利要求5所述的Crowbar控制系统，其特征在于，所述每一Crowbar控制单元为权利要求1至4中任一项所述的Crowbar控制单元。

7.如权利要求6所述的Crowbar控制系统，其特征在于，所述每一Crowbar控制单元的控制器包括外部控制信号输入端、同步信号输出端和Crowbar驱动信号输出端，所述外部控制信号输入端包括机侧电流输入端、母线电压信号输入端和同步信号输入端；其中，

所述机侧电流输入端、母线电压信号输入端连接对应的变流器，接收该变流器的机侧电流和母线电压信号；

所述同步信号输入端与其余Crowbar的控制器的同步信号输出端连接；

所述Crowbar驱动信号输出端与该Crowbar控制单元的Crowbar连接。

8.一种Crowbar控制方法，用于权利要求6至8任一项所述的Crowbar控制系统，其特征在于，包括步骤：

某一Crowbar控制单元接到本地请求后，向其余Crowbar控制单元发送同步信号；

所述其余Crowbar控制单元收到同步信号后，触发其内部的Crowbar。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

所述某一Crowbar单元在收到本地请求一预设时间T后，触发其内部的Crowbar。

10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在所述某一Crowbar控制单元收到本地请求之前，还包括：

检测对应变流器的机侧电流及母线电压信号；

当所述机侧电流和/或母线电压信号超过预设的触发门限值时，生成本地请求。