CN106992547A - 一种Crowbar电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种Crowbar电路，包括整流部分和泄放部分；所述整流部分的直流侧连接泄放部分，交流侧用于连接发电机；所述泄放部分包括串联的开关单元和泄放元件；所述开关单元包括至少一个串联模块，所述串联模块由至少两个功率开关管串联而成。本发明所提供的技术方案，将Crowbar电路中的开关单元设置为由多功率开关串联成的串联模块，从而增加Crowbar电路的耐压能力，解决器件容易损坏的问题。
Description
技术领域
本发明属于电力输送技术领域，具体涉及一种Crowbar电路。
背景技术
风力发电已经成为世界公认的绿色能源之一，各国都在大力建设风力发电项目，我国“十三五”风力发电每年新增装机容量均在10GW以上，市场容量巨大。在风力发电系统中，变流器起着风力发电系统的能量转换的作用，其性能直接影响风力发电系统的发电量，以及风力发电系统对电网的友好程度。
而随着风力发电系统装机容量的逐年攀升，风力发电系统正逐渐向着大容量等级发展，同时国家对风力发电系统的可靠性及电网适应性的要求也越来越高，近些年来，国家相继出台了低电压、高电压穿越标准，对风电机组的低电压、高电压穿越有了明确的要求。
风电变流器Crowbar电路就是解决低电压、高电压穿越的主要部件。常用的Crowbar电路如图1所示，用于设置在发电机转子侧装，为转子侧电路提供旁路。在检测到电网系统出现故障导致电压升高时，投入Crowbar电路将转子回路的旁路保护装置,将通过泄放电阻将电能消耗掉，从而达到限制通过发电机输出电流避免转子绕组过电压的目的，以此来维持风力发电系统中发电机组不脱网运行。
而随着风力发电机组单机容量的提升，现有的IGBT技术以不能很好的满足风电变流器Crowbar电路的使用，因为风电变流器Crowbar电路在触发时由于需要在较短的时间内泄放掉发电机产生的能量，此时的电流往往较大，电压比较高，造成Crowbar电路中的元器件容易被损坏，尤其是IGBT器件。并且安装在转子侧的Crowbar电路还要承受风电变流器开关时，风电变流器到发电机组之间由于电缆过长而产生反射电压等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Crowbar电路，用于解决现有技术中的Crowbar电路中元器件容易损坏的问题。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种Crowbar电路，包括整流部分和泄放部分；所述整流部分的直流侧连接泄放部分，交流侧用于连接发电机；所述泄放部分包括串联的开关单元和泄放元件；所述开关单元包括至少一个串联模块，所述串联模块由至少两个功率开关管串联而成。
进一步的，所述开关单元包括至少两个串联模块，每个串联模块包含相同数量的功率开关管，两个串联模块中的对应功率开关管相互并联。
进一步的，所述功率开关管为IGBT，所述串联模块为PrimPack封装形式的叠排串联IGBT。
进一步的，所述泄放元件并联有用于为Crowbar电路关断时产生的反向恢复电流形成通路的二极管。
进一步的，所述开关单元并联有一个RCD电路。
本发明的有益效果是：本发明所提供的技术方案，将Crowbar电路中的开关单元设置为由多功率开关串联成的串联模块，从而增加Crowbar电路的耐压能力，解决器件容易损坏的问题。
附图说明
图1为现有技术中Crowbar电路的原理图；
图2为实施例中Crowbar电路的原理图；
图3为实施例中IGBT单元的封装示意图；
图4为实施例中只增加Crowbar电路载流能力的原理图。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种Crowbar电路，用于解决现有技术中的Crowbar电路中元器件容易损坏的问题，不仅适用于风力发电系统，也适用于其他的发电系统。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种Crowbar电路，包括整流部分和泄放部分；所述整流部分的直流侧连接泄放部分，交流侧用于连接发电机；所述泄放部分包括串联的开关单元和泄放元件；所述开关单元包括至少一个串联模块，所述串联模块由至少两个功率开关管串联而成。
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本实施例提供一种Crowbar电路，其结构如图2所示，包括整流部分和泄放部分。其中整流部分为采用六个二极管构成的桥式整流电路，该整流电路的交流侧连接发电机变流器转子侧，直流侧连接泄放部分。
泄放部分包括泄放电阻R和两个IGBT单元，每个IGBT单元包括两个串联的IGBT器件。两个IGBT器件之间并联，并联之后与泄放电阻R0串联，形成泄放电路，连接整流部分的直流侧，各IGBT器件的集电极连接整流部分直流侧的正极，发射机连接整流部分直流侧的负极。
泄放电阻R0与二极管D1并联，二极管D1的正极连接整流电路直流侧的负极。两个并联的IGBT单元还并联有RCD回路，RCD回路是由串联的电阻R1和电容C串联成的电路，并且电阻R1还并联有二极管D2，二极管D2的正极连接整流电路直流侧的正极。在泄放电路关断时，二极管D1和RCD回路导通，吸收在泄放电路关断瞬间产生的尖峰电压。
在本实施例中，各IGBT单元采用PrimPack封装形式，两个IGBT单元并联时通过铜排连接，从而减少杂散电感，如图3所示。作为其他实施方式，如果不需要减少杂散电感，可以采用其他的方式连接。
在本实施例中，为了抑制Crowbar电路关断时由于IGBT器件串联产生的电流散发问题，将两个IGBT单元中IGBT器件串联形成的串联点短接。作为其他实施方式，也可以不将这两个串联点短接。
在本实施例中，每个IGBT单元中串联有两个IGBT器件，作为其他实施方式，为了进一步的增加Crowbar电路的耐压等级，可以增加串接的IGBT其的数量。同时为了增加Crowbar电路的载流能力，可以采用多个IGBT单元并联。
作为其他实施方式，如果只需要增加Crowbar电路的载流能力，可以将IGBT单元设置成为多个IGBT器件并联的形式，如图4所示，当需要增加载Crowbar电路的流能力时将多个IGBT单元串联。
Claims (5)
1.一种Crowbar电路，包括整流部分和泄放部分；所述整流部分的直流侧连接泄放部分，交流侧用于连接发电机；所述泄放部分包括串联的开关单元和泄放元件；其特征在于，所述开关单元包括至少一个串联模块，所述串联模块由至少两个功率开关管串联而成。
2.根据权利要求1所述的一种Crowbar电路，其特征在于，所述开关单元包括至少两个串联模块，每个串联模块包含相同数量的功率开关管，两个串联模块中的对应功率开关管相互并联。
3.根据权利要求2所述的一种Crowbar电路，其特征在于，所述功率开关管为IGBT，所述串联模块为PrimPack封装形式的叠排串联IGBT。
4.根据权利要求1所述的一种Crowbar电路，其特征在于，所述泄放元件并联有用于为Crowbar电路关断时产生的反向恢复电流形成通路的二极管。
5.根据权利要求1所述的一种Crowbar电路，其特征在于，所述开关单元并联有一个RCD电路。
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