CN201656782U - 一种电网电压跌落源 - Google Patents

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郑艳文
龚细秀
苑国锋
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Abstract

本实用新型提供了一种电网电压跌落源,包括:变压器单元、主开关、副开关、过渡开关、过渡电阻以及控制器;该变压器单元的输出端至少包括正常电网电压输出端和跌落电网电压输出端;该正常电网电压输出端一路通过主开关与电网电压跌落源的输出端相连,另一路通过相串联的过渡开关与过渡电阻与电网电压跌落源的输出端相连;该跌落电网电压输出端通过副开关与该电网电压跌落源的输出端相连;所述主开关、副开关及过渡开关受控制器控制。该电网电压跌落源控制更简单、可以实现任何跌落时间的电网电压跌落功能,同时极大的减小了变压器切换过程中的冲击电流,减小了变压器损坏的可能。

Description

一种电网电压跌落源
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种电网电压跌落源,该电网电压跌落源更为安全可靠、简单易 行,能够用于发电机组低电压穿越功能试验,属于电力发电设备技术领域。
背景技术
[0002] 随着风电的迅速发展,装机容量的不断增加,风电场并网规程对风电机组运行的 要求也越来越多,其中风电机组,尤其是双馈式风力发电机组的低电压穿越功能已经成为 风电场关注的重点。基于风电场的这一新的要求,风电机组的各部件商均将低电压穿越 功能列入其功能特点中。但是,如何对该功能进行验证,一直是业界的难点。国外虽然有 同类测试设备,但是价格过于昂贵。也有一些厂家或者发明公开的跌落源的相对经济一 些的实现方式,如附图1所示的电抗器分压方法,或如附图2所示已公开的中国专利申请 200710122400. X的一种变压器切换方法。这些方法虽然从原理上可行,但是在实际实现上 均存在一些不足。如附图1所示的方案,为不影响风电机组的正常运行,限流电抗器不能太 大,一般要求电网的短路容量至少是机组额定容量的3倍以上,因此当可调电抗器投入时, 由此引起的电网短路电流非常大,在目前的条件下,该方法在工厂内无法实施。如附图2所 示的方案需要的设备简单,控制容易,但存在的问题是:该结构中晶闸管的过零关断特性, 决定了跌落时间必须为输入电压周期值的一半的整数倍。而且,为了保证输出的连续,对 两个开关切换的配合的时间精度要求比较高,必须存在同时晶闸管同时处于导通状态的情 况,则会造成降压变压器原副边直接短路,在其绕组中感应出很大的冲击电流,跌落深度越 大,冲击电流越大。该冲击电流会对变压器造成损坏。
[0003] 因此,我们需要一种更为安全可靠、简单易行的电网电压跌落源。
发明内容
[0004] 本实用新型的目的在于解决上述现有技术中存在的问题,提供一种能够用于发电 机组低电压穿越功能的试验的更为安全可靠,简单易行的电网电压跌落源。
[0005] 本实用新型的设计目的是通过下述技术方案予以实现的:
[0006] 一种电网电压跌落源,其特征在于:该电网电压跌落源包括:变压器单元、主开 关、副开关、过渡开关、过渡电阻以及控制器;该变压器单元的输入端与电网相连;该变压 器单元的输出端至少包括正常电网电压输出端和跌落电网电压输出端;该正常电网电压输 出端分为两路与该电网电压跌落源的输出端相连,一路通过主开关与电网电压跌落源的输 出端相连,另一路通过相串联的过渡开关与过渡电阻与电网电压跌落源的输出端相连;该 跌落电网电压输出端通过副开关与该电网电压跌落源的输出端相连;所述主开关、副开关 及过渡开关受控制器控制。
[0007] 所述变压器单元由主变压器和副变压器构成;该主变压器和副变压器的原边侧均 与电网相连;该主变压器的副边输出为正常电网电压,为所述变压器单元的正常电网电压 输出端;该副变压器的副边输出为跌落后的电网电压,为所述变压器单元的跌落电网电压[0008] 所述变压器单元由单个变压器构成;该变压器的原边侧与电网相连;该变压器的 副边侧设有至少两个输出抽头;其中,一个输出抽头输出为正常电网电压,为所述变压器单 元的正常电网电压输出端;另一个输出抽头输出为跌落后的电网电压,为所述变压器单元 的跌落电网电压输出端。
[0009] 本实用新型的有益效果是:该电网电压跌落源控制更简单、可以实现任何跌落时 间的电网电压跌落功能,同时极大的减小了变压器切换过程中的冲击电流,减小了变压器 损坏的可能。
附图说明
[0010] 图1为电抗器分压方法原理图;
[0011] 图2为一种变压器切换方法原理图;
[0012] 图3为电网电压跌落源第一实施例结构示意图;
[0013] 图4为电网电压跌落源第二实施例结构示意图;
[0014] 图5为电网电压跌落源的工作流程图;
[0015] 图6为电网电压跌落源的切换开关控制时序。
具体实施方式
[0016] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
[0017] 参见图3、图4,本实用新型所设计的电网电压跌落源包括:变压器单元、主开关 K1、副开关K2、过渡开关K3、过渡电阻R以及控制器3。该变压器单元的输入端与电网相连。 该变压器单元的输出端至少包括正常电网电压输出端和跌落电网电压输出端,两个不同电 压输出端。该正常电网电压输出端分为两路与该电网电压跌落源的输出端相连。其中,一路 直接通过主开关Kl与该电网电压跌落源的输出端相连;另一路通过相串联的过渡开关K3 与过渡电阻R与该电网电压跌落源的输出端相连。该跌落电网电压输出端直接通过副开关 K2与该电网电压跌落源的输出端相连。所述主开关K1、副开关K2及过渡开关K3受控制器 3控制其导通或关断。
[0018] 这里,所述变压器单元的实现形式可以有很多,下面结合附图具体给出两种可行 的实施方案。
[0019] 实施例一:
[0020] 图3为本实用新型电网电压跌落源第一实施例结构示意图。如图所示,该变压器 单元由主变压器1和副变压器2构成。该主变压器1和副变压器2的原边侧均与电网相连。 该主变压器1的副边输出为正常电网电压,即为变压器单元的正常电网电压输出端。该副 变压器2的副边输出为跌落后的电网电压,即为变压器单元的跌落电网电压输出端。
[0021] 实施例二:
[0022] 图4为本实用新型电网电压跌落源第二实施例结构示意图。如图所示,该变压器 单元由单个变压器构成。该变压器的原边侧与电网相连。该变压器的副边侧设有至少两个 输出抽头。其中,一个输出抽头输出为正常电网电压,即为变压器单元的正常电网电压输出 端;另一个输出抽头输出为跌落后的电网电压,即为变压器单元的跌落电网电压输出端。[0023] 基于上述结构的电网电压跌落源的具体实现流程及切换开关的控制时序如附图5 和附图6所示。当发电机正常工作时,该电网电压跌落源的初始状态为主开关Kl和过渡开 关K3导通,副开关K2关断。此时,由变压器单元的正常电网电压输出端输出正常电网电压。 当控制器3接收到跌落指令后,该控制器3首先控制主开关Kl关断;延迟一定的过渡时间 Ton后,再控制副开关K2导通;再延迟一定的过渡时间Ton后,控制关断过渡开关K3,即将 过渡电阻R切出,由此完成电网电压跌落源输出自正常电网电压输出端输出到跌落电网电 压输出端输出的切换。之后,再经过设定的跌落持续时间T_set后,控制器3控制过渡开关 K3重新导通,将过渡电阻R重新接入;延迟过渡时间Ton后,控制副开关K2关断;再延迟一 定的过渡时间Ton后,控制主开关Kl导通,将过渡电阻R旁路掉,由此完成输出自跌落电网 电压输出端输出到正常电网电压输出端输出的切换。恢复正常电网电压输出。
[0024] 上述流程为本实用新型所设计的电网电压跌落源自正常电网电压输出切换至跌 落电网电压输出进行检测,再自行恢复正常电网电压输出的完整流程。可见,该电网电压跌 落源通过在变压器单元的正常电网电压输出端并联过渡开关K3 —路过渡线路,并在过渡 线路上设有起限流作用的过渡电阻R,从而有效地减轻了电网电压跌落时冲击电流过大对 电器件造成的损坏。该设计结构虽然简单,但是其效果显著,即实现了跌落源的所需功能又 降低了其设备成本。本领域技术人员在此设计思想之下,所作任何不具有创造性的改造,均 应视为在本专利的保护范围之内。

Claims (3)

  1. 一种电网电压跌落源,其特征在于:该电网电压跌落源包括:变压器单元、主开关、副开关、过渡开关、过渡电阻以及控制器;该变压器单元的输入端与电网相连;该变压器单元的输出端至少包括正常电网电压输出端和跌落电网电压输出端;该正常电网电压输出端分为两路与该电网电压跌落源的输出端相连,一路通过主开关与电网电压跌落源的输出端相连,另一路通过相串联的过渡开关与过渡电阻与电网电压跌落源的输出端相连;该跌落电网电压输出端通过副开关与该电网电压跌落源的输出端相连;所述主开关、副开关及过渡开关受控制器控制。
  2. 2.如权利要求1所述的电网电压跌落源,其特征在于:所述变压器单元由主变压器和 副变压器构成;该主变压器和副变压器的原边侧均与电网相连;该主变压器的副边输出为 正常电网电压,为所述变压器单元的正常电网电压输出端;该副变压器的副边输出为跌落 后的电网电压,为所述变压器单元的跌落电网电压输出端。
  3. 3.如权利要求1所述的电网电压跌落源,其特征在于:所述变压器单元由单个变压器 构成;该变压器的原边侧与电网相连;该变压器的副边侧设有至少两个输出抽头;其中,一 个输出抽头输出为正常电网电压,为所述变压器单元的正常电网电压输出端;另一个输出 抽头输出为跌落后的电网电压,为所述变压器单元的跌落电网电压输出端。
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