CN113422362A - 高电压穿越装置、高电压穿越方法和风电变流器 - Google Patents

高电压穿越装置、高电压穿越方法和风电变流器 Download PDF

Info

Publication number
CN113422362A
CN113422362A CN202110726658.0A CN202110726658A CN113422362A CN 113422362 A CN113422362 A CN 113422362A CN 202110726658 A CN202110726658 A CN 202110726658A CN 113422362 A CN113422362 A CN 113422362A
Authority
CN
China
Prior art keywords
switching element
voltage
high voltage
ride
threshold value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110726658.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113422362B (zh
Inventor
陈立权
吕梁年
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jinfeng Technology Co ltd
Original Assignee
Xinjiang Goldwind Science and Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xinjiang Goldwind Science and Technology Co Ltd filed Critical Xinjiang Goldwind Science and Technology Co Ltd
Priority to CN202110726658.0A priority Critical patent/CN113422362B/zh
Publication of CN113422362A publication Critical patent/CN113422362A/zh
Priority to AU2021454302A priority patent/AU2021454302A1/en
Priority to EP21947904.5A priority patent/EP4358331A1/en
Priority to PCT/CN2021/120071 priority patent/WO2023272976A1/zh
Priority to US18/575,377 priority patent/US20240322566A1/en
Priority to KR1020247001731A priority patent/KR20240021307A/ko
Application granted granted Critical
Publication of CN113422362B publication Critical patent/CN113422362B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/041—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage using a short-circuiting device
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/001—Methods to deal with contingencies, e.g. abnormalities, faults or failures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/14—Balancing the load in a network
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/322—Means for rapidly discharging a capacitor of the converter for protecting electrical components or for preventing electrical shock
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28—The renewable source being wind energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本公开提供一种高电压穿越装置、高电压穿越方法和风电变流器。高电压穿越装置包括：卸荷模块，包括彼此串联连接的制动模块和第一开关元件，并且被配置为在发生高电压穿越时泄放电能；控制器，被配置为检测直流母线电压，以在发生高电压穿越并且直流母线电压大于第一阈值并且小于等于第二阈值时控制第一开关元件导通以使制动模块投入并且泄放电能；被动式驱动电路，响应于直流母线电压大于第二阈值而利用直流母线电压向第一开关元件的控制端子施加导通信号以使制动模块投入并且泄放电能。

Description

高电压穿越装置、高电压穿越方法和风电变流器
技术领域
本发明涉及风电领域，具体地说，涉及一种高电压穿越装置、高电压穿越方法和风电变流器。
背景技术
随着新能源接入电网的比例逐步提高，电网对于风电机组以及光伏机组的高电压穿越(HVRT)提出了更高的要求。
图1是示出高电压穿越(HVRT)和低电压穿越(LVRT)持续时间的曲线图。
如图1所示，在1.3倍pu(这里的pu是指风力发电机组接入的电网的额定电压值)持续500ms的基础上，提出了1.5pu电压持续5ms的更高要求。
风力发电机组应对高电压穿越可通过在直流回路投入IGBT、续流二极管和制动电阻组成的卸荷模块，当电网电压升高使得直流母线电压升高时，通过电压检测回路检测到直流母线电压升高，然后控制器向IGBT发送导通信号，使得制动电阻投入直流母线，将直流回路能量泄放掉，保证直流母线电压在安全电压范围内，当检测到直流母线电压达到制动电阻切出阈值之后会通过控制器控制IGBT关断，来将制动电阻切出。
目前采用的制动电阻的投入方式，采用控制器采集信号，经过软件处理然后发出导通信号，使IGBT导通，整个处理的时间在2ms左右，在应对1.3倍以上的高电压穿越时，会存在直流母线电压上升太快，在制动电阻还未投入时，直流母线电压就超出了安全阈值的情况，造成器件损坏的情况。
上述内容仅作为背景信息呈现，以供了解相关技术内容。上述内容的公开不意味着上述内容为现有技术。
发明内容
本公开的目的之一在于提供一种能够在高电压穿越期间释放电能的高电压穿越控制装置。
本公开的目的之一在于提供一种能够避免制动模块投入时间过长造成器件过热损坏的高电压穿越控制装置。
根据本公开的一方面，提供一种风力发电机组的高电压穿越控制装置，该高电压穿越控制装置包括：卸荷模块，包括彼此串联连接的制动模块和第一开关元件，并且被配置为在发生高电压穿越时泄放电能；控制器，被配置为检测直流母线电压，以在发生高电压穿越并且直流母线电压大于第一阈值并且小于等于第二阈值时控制第一开关元件导通以使制动模块投入并且泄放电能；被动式驱动电路，响应于直流母线电压大于第二阈值而利用直流母线电压向第一开关元件的控制端子施加导通信号以使制动模块投入并且泄放电能。
可选地，被动式驱动电路可包括瞬态电压抑制二极管，瞬态电压抑制二极管在直流母线电压大于第二阈值时击穿，以利用直流母线电压向第一开关元件的控制端子施加导通信号。
可选地，被动式驱动电路还可包括第二开关元件，第二开关元件串联连接在瞬态电压抑制二极管与第一开关元件的控制端子之间，控制器在瞬态电压抑制二极管被击穿后的预定时刻控制第一开关元件导通并且相对于预定时刻延时预定时间控制第二开关元件关断。
可选地，控制器可在检测到直流母线电压恢复正常时控制第一开关元件关断以使制动模块切出，并且控制第二开关元件导通。
可选地，被动式驱动电路还可包括二极管，二极管正向串联连接在瞬态电压抑制二极管与第二开关元件之间。
可选地，制动模块可包括并联连接的制动电阻和续流二极管。
可选地，第一阈值可为额定电压值，第二阈值可为1.3倍额定电压值，额定电压值为风力发电机组接入的电网的额定电压值。
根据本公开的另一方面，提供一种风力发电机组的高电压穿越控制方法，高电压穿越控制方法包括检测直流母线电压；响应于发生高电压穿越并且直流母线电压大于第一阈值并且小于等于第二阈值时控制卸荷模块的第一开关元件导通，以使卸荷模块的制动模块投入并且泄放电能；响应于直流母线电压大于第二阈值而利用直流母线电压向第一开关元件的控制端子施加导通信号，以使制动模块投入并且泄放电能。
可选地，可在直流母线电压大于第二阈值时使连接到第一开关元件的控制端子的瞬态电压抑制二极管击穿，以利用直流母线电压向第一开关元件的控制端子施加导通信号。
可选地，可在瞬态电压抑制二极管与第一开关元件的控制端子之间串联连接有第二开关元件，在瞬态电压抑制二极管被击穿后的预定时刻控制第一开关元件导通并且相对于预定时刻延时预定时间控制第二开关元件关断；可在检测到直流母线电压恢复正常时控制第一开关元件关断以使制动模块切出，并且控制第二开关元件导通。
根据本公开的另一方面，提供一种风电变流器，该风电变流器包括上述风力发电机组的高电压穿越控制装置。
根据本公开的实施例的高电压穿越控制装置和高电压穿越控制方法对于1.3倍以上高电压穿越，既提高了响应速度，又确保了系统的可靠性。
附图说明
通过下面结合附图对本发明的实施例进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1是示出高电压穿越和低电压穿越持续时间的曲线图；
图2是示出本公开的实施例的高电压穿越控制装置的示意性电路原理图；
图3是示出本公开的实施例的高电压穿越控制方法的流程图。
具体实施方式
在整个说明书和附图中，相同或相似的参考标号可用来指示相同或相似的元件。为了清楚和简洁起见，将省略对已知的元件和/或构造的描述。
如在此使用的，术语“具有”、“可具有”、“包括”或“可包括”特征(诸如数量、功能、操作或诸如部件的组件)指示存在特征并且不排除存在其它特征。
将理解的是，当诸如第一元件的元件被称为可操作地或可通信地“与……结合”、“结合到……”或“与……连接”、“连接到”诸如第二元件的另一组件时，可经由第三元件直接与另一组件直接结合、结合到另一组件或与另一组件连接、连接到另一组件。相比之下，将理解的是，当第一元件被称为“直接与……结合”、“直接结合到……”或“直接与……连接”、“直接连接到”第二元件时，在第一元件和第二元件之间没有第三元件。
在下文中，参照附图描述本公开的实施例。然而，应领会的是，本公开不限于实施例，并且对此所有的变化和/或等同物或替代物也属于本公开的范围。
图2是示出本公开的实施例的高电压穿越控制装置的示意性电路原理图。
根据本公开的实施例，风力发电机组的高电压穿越控制装置可包括卸荷模块200、控制器100和被动式驱动电路400。
卸荷模块200可用于在发生高电压穿越时泄放电能，例如，高电压。卸荷模块200可以电连接在直流母线的正极DC+和负极DC-之间，从而可以在需要时泄放直流母线上的高电压。
这里的高电压可以指超过风力发电机组接入的电网的额定电压pu的电压，额定电压pu一般可以以并网接入点的电压计算，例如，额定电压pu可以是690V，900V，1140V，10kV，35kV等多个电压等级，各个国家的额定电压的电压等级可能不一样，但都可以以pu值进行计算和判断。
如图2所示，卸荷模块200可包括制动模块220和第一开关元件210，制动模块220和第一开关元件210可以彼此串联连接。
当发生高电压穿越时，可以控制卸荷模块200，使其选择性地投入并且泄放电能。
制动模块220可电连接在直流母线的正极DC+与直流母线的负极DC-之间，并且可包括制动电阻R1。
另外，制动模块220还可包括续流二极管D1。制动电阻R1和续流二极管D1可以彼此并联连接。制动电阻R1可以在直流母线电压过高时起到将直流母线的能量通过电阻泄放掉，保证直流母线电压不会继续上升。
如图2所示，制动模块220的制动电阻R1的1引脚可连接到直流母线的正极DC+，制动电阻R1的2引脚可以与第一开关元件210的输入端子(例如，集电极)连接。
续流二极管D1的A极可以与制动电阻R1的2引脚连接，续流二极管D1的K极可以与制动电阻R1的1引脚连接。
制动模块220的构造不限于此，只要制动模块220可包括能够消耗电能的制动电阻和可被选择性导通的开关元件即可。
制动模块220除了制动电阻之外还可包括其他的辅助元件，并且制动模块220的制动电阻的数量、连接方式和阻值均不受具体限制，例如，制动模块220可包括彼此串联连接的两个电阻。
另外，虽然图2中示出了第一开关元件210包括一个开关元件，但第一开关元件210所包括开关元件的数量、连接方式和数量等均不受具体限制。
第一开关元件210可以是MOSFET，第一开关元件210的类型不受具体限制，例如，第一开关元件210还可以是IGBT、三极管等开关元件。
另外，第一开关元件210可在其控制端子(例如，栅极)接收到高电平时导通。
在第一开关元件210关断的瞬间，续流二极管D1可以与制动电阻R1形成续流回路，避免制动电阻R1的寄生电感产生电压尖峰而将第一开关元件210击穿。
控制器100可检测直流母线电压，以在发生高电压穿越并且直流母线电压大于第一阈值并且小于等于第二阈值时控制第一开关元件210导通以使制动模块220投入并且泄放电能。
这里的第一阈值可以为如上所述的额定电压值，第二阈值可以为1.3倍额定电压值，第一阈值和第二阈值的具体大小可根据需要适应性调整。
如图2所示，控制器100可以为单个控制模块，控制器100的1引脚可以与直流母线的正极DC+连接，控制器100的2引脚可以与直流母线的负极DC-连接，也就是说，控制器100的1引脚和2引脚实现了直流母线电压检测的功能。
另外，控制器100的5引脚可以与第一开关元件210的控制端子(例如，栅极)连接，由此可以实现对第一开关元件210的导通关断控制功能。
具体地，当第一开关元件210包含一个开关元件时，第一开关元件210的控制端子(例如，栅极)可以与控制器100的5引脚连接，第一开关元件210的输入端子(例如，集电极)可以与制动电阻R1的2引脚或续流二极管D1的A极连接，第一开关元件210的输出端子(例如，发射极)可以与直流母线的负极DC-连接。
作为示例，当控制器100的5引脚发出高电平信号时，第一开关元件210可导通，从而将制动电阻R1投入到直流母线，泄放直流母线的能量，避免直流母线电压过高；当控制器100的5引脚发出低电平信号，第一开关元件210可关断，从而将制动电阻R1从直流母线中切出，使得风电变流器正常运行。高电平信号使制动电阻R1投入到直流母线泄放能量仅仅是示例，在第一开关元件210的构造改变时(例如，第一开关元件包括不同数量、不同类型的开关元件时)，也可以通过低电平信号使制动电阻R1投入到直流母线，泄放直流母线的能量。
虽然附图中示出控制器100和下文提及的被动式驱动电路控制的是同一个开关元件，但这仅仅是示例，第一开关元件可包括至少两个开关元件，控制器100和下文提及的被动式驱动电路可分别控制不同的开关元件，从而实现对制动电阻R1的投入和切出的控制。
作为示例，控制器100的4引脚可以与制动电阻R1的2引脚连接，控制器100的1引脚和4引脚可实现制动电阻R1的端电压检测功能。
如图2所示，被动式驱动电路400可响应于直流母线电压大于第二阈值而利用直流母线电压向第一开关元件210的控制端子施加导通信号以使制动模块220投入并且泄放电能。
被动式驱动电路400可电连接在直流母线的正极DC+与第一开关元件210的控制端子(例如，栅极)之间。
被动式驱动电路400可以在发生更高电压穿越时，以比控制器100的处理速度更快的速度使第一开关元件210投入并且泄放电能。
换言之，与通过控制器100检测高电压并且控制第一开关元件210导通使制动模块220投入并且泄放电能相比，被动式驱动电路400的响应速度可以更快。
例如，当控制器100以第一时间(ms级，例如，2ms)控制第一开关元件210导通并且使制动模块220投入并且泄放电能时，被动式驱动电路400可以以比第一时间短的第二时间(μs级，例如，几μs)控制第一开关元件210导通并且使制动模块220投入并且泄放电能。
被动式驱动电路400可包括瞬态电压抑制二极管(TVS管)410，瞬态电压抑制二极管410可以在直流母线电压大于第二阈值(1.3pu)时击穿，以利用直流母线电压向第一开关元件210的控制端子施加导通信号。
瞬态电压抑制二极管410可在多次经历高电压穿越被多次重复击穿，也就是说，并且瞬态电压抑制二极管410可被重复使用，且具有较高的可靠性。
被动式驱动电路400还可包括其他辅助性部件，例如，可包括分压电阻等。
如图2所示，被动式驱动电路400还可包括二极管420，二极管420可正向串联连接在瞬态电压抑制二极管410与第二开关元件430之间。
二极管420可以与瞬态电压抑制二极管410构成钳位电路，可以使供应到第一开关元件210的驱动电压保持稳定，防止第一开关元件210受到高电压冲击而被损坏，例如，二极管420可以防止第一开关元件210在接通时能量从控制端子(例如，栅极)流到输入端子(例如，集电极)。
作为示例，被动式驱动电路400对泄放电能的回路的控制权可由控制器100进一步控制。
例如，被动式驱动电路400还可包括第二开关元件430，第二开关元件430可串联连接在瞬态电压抑制二极管410与第一开关元件210的控制端子之间。
瞬态电压抑制二极管410的K极可以与直流母线电压的正极DC+连接，瞬态电压抑制二极管410的A极可以与二极管420的A极连接，二极管420的K极可以与第二开关元件430的输入端子(例如，漏极)连接。
第二开关元件430的构造可以与第一开关元件210的构造相同。例如，第二开关元件430可包括一个开关元件，第二开关元件430可以是MOSFET，IGBT等。
控制器100可以在瞬态电压抑制二极管410被击穿后的预定时刻控制第一开关元件210导通并且相对于预定时刻延时预定时间(例如，1ms)控制第二开关元件430关断。也就是说，控制器100可以在第一开关元件210被基于直流母线电压产生的电压导通时通过5引脚输出高电平，并且可以在向第一开关元件210输出高电平控制信号延时1ms后向第二开关元件430输出关断信号。
具体地，控制器100可以与第二开关元件430的控制端子(例如，栅极)相连接，由此可以实现对第二开关元件430的导通关断控制。
如图2所示，第二开关元件430的控制端子可以与控制器的3引脚连接，第二开关元件430的输出端子(例如，源极)可以与第一开关元件210的控制端子(例如，栅极)连接。
控制器100可在检测到直流母线电压恢复正常时控制第一开关元件210关断以使所述制动模块220切出，并且控制第二开关元件430导通。
也就是说，控制器100可以在风电变流器正常运行时控制制动电阻切出，并且控制击穿回路的开关元件导通。
图3是示出本公开的实施例的高电压穿越控制方法的流程图。
根据本公开的实施例，风力发电机组的高电压穿越控制方法可包括步骤S310、S340和S350。
如图3所示，在步骤S310可以检测直流母线电压v。
当检测到直流母线电压正常时，可以使控制器100的5引脚输出低电平，使控制器100的3引脚输出高电平，以控制第一开关元件210断开并且控制第二开关元件430导通，此为风电变流器的正常运行模式。
在步骤S340，响应于直流母线电压v大于第二阈值U2而利用直流母线电压v使第一开关元件210导通。具体地，可以响应于直流母线电压v大于或等于第二阈值U2而利用直流母线电压向第一开关元件210的控制端子施加导通信号，以使制动模块220投入并且泄放电能。
在步骤S350，响应于发生高电压穿越并且直流母线电压v大于第一阈值U1并且小于等于第二阈值U2(U1＜V≤U2)，控制第一开关元件210导通。具体地，可以响应于发生高电压穿越并且直流母线电压v大于第一阈值U1并且小于等于第二阈值U2(U1＜V≤U2)时控制卸荷模块200的第一开关元件210导通，以使卸荷模块200的制动模块220投入并且泄放电能。
如图3所示，高电压穿越控制方法还可包括判断是否发高电压穿越工况的步骤S320以及判断检测电压所处范围的步骤S330。
当确定没有发生高电压穿越时，可进入正常运行模式。当确定发生高电压穿越时，可以进入高电压穿越模式。
在直流母线电压大于第二阈值时，可以使连接到第一开关元件210的控制端子的瞬态电压抑制二极管410击穿，以利用直流母线电压向第一开关元件210的控制端子施加导通信号。
具体地，如果直流母线电压大于1.3倍额定电压，则直流母线电压快速升高，由此可以使瞬态电压抑制二极管410击穿，产生击穿电压，击穿电压或基于击穿电压产生的电压可被供应到第一开关元件210的控制端子使制动模块220投入并且泄放电能，例如，可以使第一开关元件210导通使制动模块220投入并且泄放电能。
如果直流母线电压小于等于1.3倍额定电压，则瞬态电压抑制二极管410不会被击穿，控制器100可根据1引脚和2引脚采集到的直流母线电压升高而控制5引脚输出高电平，使得第一开关元件210导通，使制动电阻R1投入并且泄放直流母线上的电能。
可以在瞬态电压抑制二极管410被击穿后的预定时刻控制第一开关元件210导通并且相对于该预定时刻延时预定时间控制第二开关元件430关断。
例如，可以将控制器的5引脚置高电平，然后延时1ms将控制器100的3引脚置低电平，由此，可以使第一开关元件210导通，并且在延时预定时间后将第二开关元件430关断。这里，使第二开关元件430关断的主要目的在于使整个系统处于可控的状态。可以在短暂关闭第二开关元件430之后使第二开关元件430接通，进入正常运行模式。
可以在检测到直流母线电压恢复正常时控制第一开关元件210关断以使制动模块220切出，并且控制第二开关元件430导通。
作为示例，高电压穿越结束后，控制器100通过1引脚和2引脚检测到直流母线电压正常，从而将控制器100的5引脚置低电平，使第一开关元件210关断，同时将控制器100的3引脚置高电平，使第二开关元件430导通，恢复风电变流器的正常运行模式。
根据本发明的实施例，可以通过TVS管在us级别实现制动电阻的投入，又可以通过开关元件(例如，MOS管)的控制来确保制动电阻的切出以及后续投入在可控范围内，避免了制动电阻投入时间过长造成电路中的器件的过热损坏。
此外，在本说明书中，术语“单元”或模块可以是诸如控制器或电路的硬件组件和/或由诸如控制器的硬件组件执行的软件组件。
为了说明，提供本公开的以上描述，并且本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离如由以下权利要求限定的本公开的实质特征、精神和范围的情况下，可在本公开中做出形式和细节方面的各种改变。因此，以上实施例及其所有方面仅是示例而非限制。例如，定义为集成组件的每个组件可以以分布式方式实现。同样，定义为单独组件的组件可以以集成方式实现。
根据本公开的各个实施例，装置(例如单元或它们的功能)或方法可以通过存储在计算机可读存储介质中的程序或指令来实现。在该指令被处理器或控制器执行的情况下，处理器或控制器可以执行对应于该指令的功能或执行对应于该指令的方法。模块或单元的至少一部分可以由处理器或控制器实现(例如，执行)。单元可以包括用于执行至少一个功能的模块、程序、例程、指令集和过程。在一个示例中，指令或软件包括由一个或更多个处理器或控制器，或计算机直接执行的机器代码(诸如，由编译器产生的机器代码)。在另一示例中，指令或软件包括由一个或更多个处理器或计算机使用解释器执行的更高级代码。可基于附图中示出的框图和流程图以及说明书中的相应描述使用任何编程语言来编写指令或软件。
本公开的单元可以包括在省略一些部件或添加其它部件的情况下前述部件中的至少一个。单元、模块或者其它部件的操作或步骤可以顺序执行、并行执行、循环执行或试探执行。此外，一些操作或步骤可以以不同的顺序执行、可被省略或用其他操作进行扩展。
根据本公开的实施例的高电压穿越控制装置可以是风电变流器的一部分。
根据本公开的实施例的高电压穿越控制装置和高电压穿越控制方法能够在高电压穿越期间释放电能。
根据本公开的实施例的高电压穿越控制装置和高电压穿越控制方法能够避免制动模块投入时间过长造成器件过热损坏。
根据本公开的实施例的高电压穿越控制装置和高电压穿越控制方法对于1.3倍以上的高电压穿越，既提高了响应速度，又确保了系统的可靠性。
虽然已表示和描述了本公开的一些示例性实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本公开的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行变型和改进，例如，可以将不同实施例的技术特征进行组合。这些变型和改进均在本公开的范围内。

Claims (11)

1.一种风力发电机组的高电压穿越控制装置，其特征在于，包括：
卸荷模块(200)，包括彼此串联连接的制动模块(220)和第一开关元件(210)，并且被配置为在发生高电压穿越时泄放电能；
控制器(100)，被配置为检测直流母线电压，以在发生高电压穿越并且所述直流母线电压大于第一阈值并且小于等于第二阈值时控制所述第一开关元件(210)导通以使制动模块(220)投入并且泄放电能；
被动式驱动电路(400)，响应于所述直流母线电压大于第二阈值而利用所述直流母线电压向所述第一开关元件(210)的控制端子施加导通信号以使制动模块(220)投入并且泄放电能。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组的高电压穿越控制装置，其特征在于，所述被动式驱动电路(400)包括瞬态电压抑制二极管(410)，所述瞬态电压抑制二极管(410)在所述直流母线电压大于第二阈值时击穿，以利用所述直流母线电压向所述第一开关元件(210)的控制端子施加导通信号。
3.根据权利要求2所述的风力发电机组的高电压穿越控制装置，其特征在于，所述被动式驱动电路(400)还包括第二开关元件(430)，所述第二开关元件(430)串联连接在所述瞬态电压抑制二极管(410)与所述第一开关元件(210)的控制端子之间，
所述控制器(100)在所述瞬态电压抑制二极管(410)被击穿后的预定时刻控制所述第一开关元件(210)导通并且相对于所述预定时刻延时预定时间控制所述第二开关元件(430)关断。
4.根据权利要求3所述的风力发电机组的高电压穿越控制装置，其特征在于，
所述控制器(100)在检测到所述直流母线电压恢复正常时控制所述第一开关元件(210)关断以使所述制动模块(220)切出，并且控制所述第二开关元件(430)导通。
5.根据权利要求3所述的风力发电机组的高电压穿越控制装置，其特征在于，所述被动式驱动电路(400)还包括二极管(420)，所述二极管(420)正向串联连接在所述瞬态电压抑制二极管(410)与所述第二开关元件(430)之间。
6.根据权利要求1所述的风力发电机组的高电压穿越控制装置，其特征在于，所述制动模块(220)包括并联连接的制动电阻(R1)和续流二极管(D1)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的风力发电机组的高电压穿越控制装置，其特征在于，所述第一阈值为额定电压值，所述第二阈值为1.3倍额定电压值，所述额定电压值为风力发电机组接入的电网的额定电压值。
8.一种风力发电机组的高电压穿越控制方法，其特征在于，包括：
检测直流母线电压；
响应于发生高电压穿越并且直流母线电压大于第一阈值并且小于等于第二阈值时控制卸荷模块(200)的第一开关元件(210)导通，以使卸荷模块(200)的制动模块(220)投入并且泄放电能；
响应于所述直流母线电压大于第二阈值而利用所述直流母线电压向所述第一开关元件(210)的控制端子施加导通信号，以使所述制动模块(220)投入并且泄放电能。
9.根据权利要求8所述的风力发电机组的高电压穿越控制方法，其特征在于，在所述直流母线电压大于第二阈值时使连接到所述第一开关元件(210)的控制端子的瞬态电压抑制二极管(410)击穿，以利用所述直流母线电压向所述第一开关元件(210)的控制端子施加导通信号。
10.根据权利要求9所述的风力发电机组的高电压穿越控制方法，其特征在于，在所述瞬态电压抑制二极管(410)与所述第一开关元件(210)的控制端子之间串联连接有第二开关元件(430)，
在所述瞬态电压抑制二极管(410)被击穿后的预定时刻控制所述第一开关元件(210)导通并且相对于所述预定时刻延时预定时间控制第二开关元件(430)关断；
在检测到所述直流母线电压恢复正常时控制所述第一开关元件(210)关断以使所述制动模块(220)切出，并且控制所述第二开关元件(430)导通。
11.一种风电变流器，其特征在于，包括根据权利要求1-7中任一项所述的风力发电机组的高电压穿越控制装置。
CN202110726658.0A 2021-06-29 2021-06-29 高电压穿越装置、高电压穿越方法和风电变流器 Active CN113422362B (zh)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110726658.0A CN113422362B (zh) 2021-06-29 2021-06-29 高电压穿越装置、高电压穿越方法和风电变流器
AU2021454302A AU2021454302A1 (en) 2021-06-29 2021-09-24 High voltage ride through device and method, wind power converter, and wind turbine set
EP21947904.5A EP4358331A1 (en) 2021-06-29 2021-09-24 High voltage ride through device and method, wind power converter, and wind turbine set
PCT/CN2021/120071 WO2023272976A1 (zh) 2021-06-29 2021-09-24 高电压穿越装置及方法、风电变流器与风力发电机组
US18/575,377 US20240322566A1 (en) 2021-06-29 2021-09-24 High voltage ride through device and method, wind power converter, and wind turbine set
KR1020247001731A KR20240021307A (ko) 2021-06-29 2021-09-24 고전압 라이드 스루 장치 및 방법, 풍력 컨버터, 및 풍력 터빈 세트

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110726658.0A CN113422362B (zh) 2021-06-29 2021-06-29 高电压穿越装置、高电压穿越方法和风电变流器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113422362A true CN113422362A (zh) 2021-09-21
CN113422362B CN113422362B (zh) 2023-03-24

Family

ID=77717196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110726658.0A Active CN113422362B (zh) 2021-06-29 2021-06-29 高电压穿越装置、高电压穿越方法和风电变流器

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20240322566A1 (zh)
EP (1) EP4358331A1 (zh)
KR (1) KR20240021307A (zh)
CN (1) CN113422362B (zh)
AU (1) AU2021454302A1 (zh)
WO (1) WO2023272976A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023272976A1 (zh) * 2021-06-29 2023-01-05 新疆金风科技股份有限公司 高电压穿越装置及方法、风电变流器与风力发电机组

Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060003487A (ko) * 2004-07-06 2006-01-11 우리산업 주식회사 모터 구속에 대해 자율 보호 특성을 갖는 자동차 블로워모터 구동 회로
CN101047072A (zh) * 2006-03-30 2007-10-03 台达电子工业股份有限公司 具有相对较佳电弧保护电路的继电器系统及其控制方法
CN102223126A (zh) * 2011-06-28 2011-10-19 北京清能华福风电技术有限公司 用于风力发电低电压穿越的变电阻Crowbar结构及其实现方法
CN102856909A (zh) * 2012-08-23 2013-01-02 无锡清源电气科技有限公司 卸荷系统及应用该卸荷系统的模块化多电平风电变流器
DE102011079569A1 (de) * 2011-07-21 2013-01-24 Hs Elektronik Systeme Gmbh Aktive Transistor-Klemmschaltung
CN103023296A (zh) * 2012-12-27 2013-04-03 北京科诺伟业科技有限公司 一种变流器直流侧卸荷电路的控制方法
CN103538481A (zh) * 2012-07-12 2014-01-29 北汽福田汽车股份有限公司 电动汽车的控制系统及制动保护装置
CN103743069A (zh) * 2014-01-20 2014-04-23 广东美的制冷设备有限公司 一种新能源变频空调及其控制方法
CN104242347A (zh) * 2014-09-23 2014-12-24 国家电网公司 一种风电变流器的高电压穿越方法
CN105337479A (zh) * 2015-11-24 2016-02-17 北京赛德高科铁道电气科技有限责任公司 一种igbt驱动的栅极保护电路
CN106787144A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 施耐德万高（天津）电气设备有限公司 励磁式自动转换开关电器控制器
CN207234381U (zh) * 2017-09-26 2018-04-13 湖州积微电子科技有限公司 低功耗过压自动断开保护装置及变频器
CN108538536A (zh) * 2018-03-22 2018-09-14 北京航天动力研究所 一种基于双向tvs的加速释放电路及方法
CN110212594A (zh) * 2019-06-19 2019-09-06 北京华清智电科技股份有限公司 一种线路ct能量采集和储能电源
CN209592984U (zh) * 2019-05-24 2019-11-05 北京金风科创风电设备有限公司 过压抑制装置、风电变流器及风力发电机组
CN111277130A (zh) * 2020-03-20 2020-06-12 苏州力生美半导体有限公司 集过零检测及x电容泄放为一体的高压启动电路及方法
CN211428910U (zh) * 2019-11-22 2020-09-04 苏州浪潮智能科技有限公司 一种tvs二极管的保护电路
CN111934303A (zh) * 2020-09-22 2020-11-13 中国电子科技网络信息安全有限公司 一种车辆电控系统的强电磁脉冲防护装置
CN112054485A (zh) * 2020-09-17 2020-12-08 深圳市槟城电子有限公司 一种电子系统

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202634264U (zh) * 2012-06-28 2012-12-26 深圳市汇川技术股份有限公司 变频器制动单元保护电路
CN105048497B (zh) * 2015-07-13 2017-04-19 国家电网公司 一种双馈型风电机组高电压穿越方法
EP3713074B1 (en) * 2019-03-21 2021-09-08 General Electric Technology GmbH Converter cell for a voltage source converter
CN210864457U (zh) * 2019-12-09 2020-06-26 新疆金风科技股份有限公司 电压钳位模块及风电变流器机侧的共模电压钳位电路
CN112670065A (zh) * 2020-12-28 2021-04-16 科华恒盛股份有限公司 防反峰电路及补偿变压器
CN113422362B (zh) * 2021-06-29 2023-03-24 新疆金风科技股份有限公司 高电压穿越装置、高电压穿越方法和风电变流器

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060003487A (ko) * 2004-07-06 2006-01-11 우리산업 주식회사 모터 구속에 대해 자율 보호 특성을 갖는 자동차 블로워모터 구동 회로
CN101047072A (zh) * 2006-03-30 2007-10-03 台达电子工业股份有限公司 具有相对较佳电弧保护电路的继电器系统及其控制方法
CN102223126A (zh) * 2011-06-28 2011-10-19 北京清能华福风电技术有限公司 用于风力发电低电压穿越的变电阻Crowbar结构及其实现方法
DE102011079569A1 (de) * 2011-07-21 2013-01-24 Hs Elektronik Systeme Gmbh Aktive Transistor-Klemmschaltung
CN103538481A (zh) * 2012-07-12 2014-01-29 北汽福田汽车股份有限公司 电动汽车的控制系统及制动保护装置
CN102856909A (zh) * 2012-08-23 2013-01-02 无锡清源电气科技有限公司 卸荷系统及应用该卸荷系统的模块化多电平风电变流器
CN103023296A (zh) * 2012-12-27 2013-04-03 北京科诺伟业科技有限公司 一种变流器直流侧卸荷电路的控制方法
CN103743069A (zh) * 2014-01-20 2014-04-23 广东美的制冷设备有限公司 一种新能源变频空调及其控制方法
CN104242347A (zh) * 2014-09-23 2014-12-24 国家电网公司 一种风电变流器的高电压穿越方法
CN105337479A (zh) * 2015-11-24 2016-02-17 北京赛德高科铁道电气科技有限责任公司 一种igbt驱动的栅极保护电路
CN106787144A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 施耐德万高（天津）电气设备有限公司 励磁式自动转换开关电器控制器
CN207234381U (zh) * 2017-09-26 2018-04-13 湖州积微电子科技有限公司 低功耗过压自动断开保护装置及变频器
CN108538536A (zh) * 2018-03-22 2018-09-14 北京航天动力研究所 一种基于双向tvs的加速释放电路及方法
CN209592984U (zh) * 2019-05-24 2019-11-05 北京金风科创风电设备有限公司 过压抑制装置、风电变流器及风力发电机组
CN110212594A (zh) * 2019-06-19 2019-09-06 北京华清智电科技股份有限公司 一种线路ct能量采集和储能电源
CN211428910U (zh) * 2019-11-22 2020-09-04 苏州浪潮智能科技有限公司 一种tvs二极管的保护电路
CN111277130A (zh) * 2020-03-20 2020-06-12 苏州力生美半导体有限公司 集过零检测及x电容泄放为一体的高压启动电路及方法
CN112054485A (zh) * 2020-09-17 2020-12-08 深圳市槟城电子有限公司 一种电子系统
CN111934303A (zh) * 2020-09-22 2020-11-13 中国电子科技网络信息安全有限公司 一种车辆电控系统的强电磁脉冲防护装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
EKLAS HOSSAIN，等: "Analysis and Mitigation of Power Quality Issues in Distributed Generation Systems Using Custom Power Devices", 《IEEE ACCESS》 *
孙晓艳，等: "计及损耗的双馈感应风力发电机高电压穿越控制策略", 《新能源》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023272976A1 (zh) * 2021-06-29 2023-01-05 新疆金风科技股份有限公司 高电压穿越装置及方法、风电变流器与风力发电机组

Also Published As

Publication number Publication date
EP4358331A1 (en) 2024-04-24
WO2023272976A1 (zh) 2023-01-05
CN113422362B (zh) 2023-03-24
AU2021454302A1 (en) 2024-02-08
KR20240021307A (ko) 2024-02-16
US20240322566A1 (en) 2024-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110568335B (zh) 一种无检测盲区的SiC MOSFET短路检测保护系统和方法
JP6579790B2 (ja) 電力スイッチに対する短絡保護のためのゲートドライブユニットおよび方法
CN1277347C (zh) 开关电源电路
CN103973277B (zh) 绝缘栅双极型晶体管的短路保护电路和方法
CN101820276B (zh) 控制igbt的方法和栅极驱动器
US20130033908A1 (en) Inverter for an electric machine and method for operating an inverter for an electric machine
JP2009060358A (ja) 過電流保護回路及び電力変換システム
CN113422362B (zh) 高电压穿越装置、高电压穿越方法和风电变流器
EP3583689A1 (de) Verfahren und spannungsvervielfacher zur wandlung einer eingangsspannung sowie trennschaltung
JP2018130013A (ja) 電子回路遮断器の動作方法及び電子回路遮断器
CN104917504A (zh) 半导体装置及半导体系统
CN110632408B (zh) 模拟电网故障的电子设备测试方法和装置
CN110718893A (zh) 一种过流保护方法与装置
CN109390917B (zh) Dcdc电源的控制方法、装置及dcdc电源保护电路
US11101642B2 (en) Method for operating a power distributing apparatus, and power distributing apparatus
CN111736054B (zh) 用于igbt驱动退饱和保护功能的测试电路和其模拟测试方法
CN112019010A (zh) 软关断有源钳位保护电路及电源系统
CN112363040A (zh) 功率半导体器件门极驱动检测电路及其控制方法
CN113595536A (zh) 一种igbt有源过流保护装置及保护方法
CN109494970B (zh) Igbt驱动电路及其控制方法、变流器
CN107919824B (zh) 一种具有限时自吸收抛负载过压保护电路的发电机电压调节器
JP2020150315A (ja) 半導体駆動装置
EP3982502A1 (en) Control of parallel paths during recovery of a power flow control system from a transmission line fault
CN220629177U (zh) 一种晶体管的过流保护电路
CN109861504B (zh) 空调器、智能功率模块及其控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 830026 No. 107, Shanghai Road, Urumqi economic and Technological Development Zone, the Xinjiang Uygur Autonomous Region

Patentee after: Jinfeng Technology Co.,Ltd.

Address before: 830026 No. 107, Shanghai Road, Urumqi economic and Technological Development Zone, the Xinjiang Uygur Autonomous Region

Patentee before: XINJIANG GOLDWIND SCIENCE & TECHNOLOGY Co.,Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder