CN202127239U - 风力发电系统的双馈变流器撬棒保护装置 - Google Patents

风力发电系统的双馈变流器撬棒保护装置 Download PDF

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王芳
李昕
陈海彬
张永斌
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Abstract

本实用新型是一种风力发电系统的双馈变流器撬棒保护装置，三相不控整流桥的交流侧分别连接于双馈变流器转子侧A、B、C相输出端，直流侧接有由IGBT模块、RC吸收电路和吸收电阻构成的放电回路，IGBT驱动电路板具有驱动和保护两通道，各通道由数字光纤信号传输光缆与主控制器相接。本装置在电网故障造成双馈发电机转子过流时，主控制器发送命令通过光缆传递给IGBT驱动电路板，IGBT导通，将电机侧变流器旁路，配合双馈变流器的控制策略可以有效的抑制转子过流、直流母线过压以及电磁转矩的振荡。当转子电流下降到一定程度时，通过主控制器控制关断本装置，电机侧变流器恢复工作，双馈电机可以向电网同时提供有功无功支持。

Description

风力发电系统的双馈变流器撬棒保护装置
技术领域
本实用新型属于保护装置，特别是涉及一种风力发电系统的双馈变流器撬棒保护装置。
背景技术
双馈式变速恒频风电发电机组是目前国内外风电机组的主流机型，随着装机容量的迅速增加，风电机组与电网之间的相互影响愈加显著，尤其是电网因故障发生电压跌落时，要求并网风力发电机组应具备低电压穿越运行能力，并且在故障消除后能尽快恢复电网的稳定运行，以防止双馈式变速恒频风电机组脱网对电网造成冲击。
现有技术中，通常在双馈式变速恒频风电发电机的转子侧加装撬棒(Crowbar)保护电路，为发电机转子侧电路提供旁路保护，当检测到电网系统发生电压跌落故障时，闭锁电机侧变流器，同时投入无源撬棒保护电路，以此来维持发电机不脱网运行。
一种外触发撬棒保护电路是通过可控硅触发控制其投入，虽然电机侧变流器和转子绕组得到了保护，但此时按感应电动机方式运行的机组将从系统中吸收大量的无功功率，这将导致电网电压稳定性的进一步恶化。而且可控硅可以控制撬棒保护电路导通投入，却不能控制其关断，一旦撬棒保护电路投入，就会将直流母线电压释放为0，变流器停机，发电机即刻脱网。因此，采用可控硅触发其投入的撬棒保护电路不能使双馈式变速恒频风电发电机组具备低电压穿越运行能力。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种风力发电系统的双馈变流器撬棒保护装置，该装置能够使双馈式变速恒频风电发电机组具备低电压穿越运行能力。
本实用新型为实现上述目的采取以下技术方案：本撬棒保护装置设有三相不控整流桥，其交流侧各端分别连接于双馈变流器转子侧A、B、C相输出端，直流侧连接有由IGBT模块、RC吸收电路和吸收电阻构成的放电回路，所述RC吸收电路并联于IGBT模块的C、E极，所述吸收电阻串联于三相不控整流桥直流侧“+”极与IGBT模块的C极之间，IGBT模块设有IGBT驱动电路板，所述IGBT驱动电路板具有驱动和保护两通道，驱动通道由光纤接收器、第一隔离及变换电路和IGBT通用驱动电路依次连接构成，主控制器设有连接光纤接收器的数字光纤信号传输光缆，保护通道由IGBT通用驱动电路、第二隔离及变换电路和光纤发送器依次连接构成，IGBT通用驱动电路设有IGBT状态检测电路，光纤发送器设有连接主控制器的数字光纤信号传输光缆。
本实用新型还可以采取以下技术措施：
所述IGBT驱动电路板设有24V直流辅助电源。
所述IGBT驱动电路板的第一和第二隔离及变换电路分别由光耦合器和脉冲整形放大电路构成。
所述IGBT模块状态检测电路所检测的状态是VCE电压值或温度值。
本实用新型的有益效果和优点是：当电网故障造成双馈发电机转子过流时，主控制器发送命令通过光缆传递给IGBT驱动电路板，IGBT导通，将电机侧变流器旁路，配合双馈变流器的控制策略可以有效的抑制转子过流、直流母线过压以及电磁转矩的振荡，从而保护变流器免受大电流的伤害。当转子电流下降到一定程度时，通过主控制器控制IGBT驱动板关断本装置，电机侧变流器恢复工作，此时双馈电机可以向电网同时提供有功无功支持。本装置的IGBT驱动电路板与主控制器之间采用光缆连接，显著提高了装置的抗干扰性能，特别是抗电磁干扰的能力。本实用新型具有电路拓扑结构简单、保护装置成本较低的突出优点。
附图说明
附图1是本保护装置实施例组成结构示意图。
附图2是图1实施例中IGBT模块驱动电路板电原理框图。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图进一步什么本实用新型。
如图1、2所示，本撬棒保护装置设有由D1-D6组成的三相不控整流桥，其交流侧各端分别连接于双馈变流器转子侧A、B、C相输出端。三相不控整流桥直流侧连接有由IGBT模块、RC吸收电路和吸收电阻R构成的放电回路，RC吸收电路并联于IGBT模块的C、E极，吸收电阻R串联于三相不控整流桥直流侧“+”极与IGBT模块的C极之间。
IGBT模块设有IGBT驱动电路板，该电路板接收主控制器发出的控制IGBT模块开通或关断的控制信号，并将检测IGBT有关状态的信号传送给主控制器。
IGBT驱动电路板设有24V直流辅助电源。
图2虚线框内是本装置的IGBT驱动电路板，它具有驱动和保护两通道，驱动通道由光纤接收器、第一隔离及变换电路和IGBT通用驱动电路依次连接构成，主控制器设有连接光纤接收器的数字光纤信号传输光缆。保护通道由IGBT通用驱动电路、第二隔离及变换电路和光纤发送器依次连接构成。IGBT通用驱动电路设有IGBT的VCE检测电路或者是温度检测电路，VCE量值或者温度量值经D/A转换和第二隔离及变换电路由光纤发送器发送至主控制器。主控制器根据IGBT的VCE量值或者温度量值判断IGBT模块是否过流或超温，以便及时关断IGBT模块。
实施例的第一和第二隔离及变换电路分别由光耦合器和脉冲整形放大电路构成。
本装置的一个实施例是将本装置的各组成设置于一带有把手的抽屉式机架中，抽屉式机架与机柜推拉式安装。

Claims (4)

1.一种风力发电系统的双馈变流器撬棒保护装置，其特征在于：本撬棒保护装置设有三相不控整流桥，其交流侧各端分别连接于双馈变流器转子侧A、B、C相输出端，直流侧连接有由IGBT模块、RC吸收电路和吸收电阻构成的放电回路，所述RC吸收电路并联于IGBT模块的C、E极，所述吸收电阻串联于三相不控整流桥直流侧“+”极与IGBT模块的C极之间，IGBT模块设有IGBT驱动电路板，所述IGBT驱动电路板具有驱动和保护两通道，驱动通道由光纤接收器、第一隔离及变换电路和IGBT通用驱动电路依次连接构成，主控制器设有连接光纤接收器的数字光纤信号传输光缆，保护通道由IGBT通用驱动电路、第二隔离及变换电路和光纤发送器依次连接构成，IGBT通用驱动电路设有IGBT状态检测电路，光纤发送器设有连接主控制器的数字光纤信号传输光缆。
2.根据权利要求1所述的撬棒保护装置，其特征在于：所述IGBT驱动电路板设有24V直流辅助电源。
3.根据权利要求1所述的撬棒保护装置，其特征在于：所述IGBT驱动电路板的第一和第二隔离及变换电路分别由光耦合器和脉冲整形放大电路构成。
4.根据权利要求1所述的撬棒保护装置，其特征在于：所述IGBT模块状态检测电路所检测的状态是VCE电压值或温度值。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107390079A (zh) * 2017-09-06 2017-11-24 阳光电源股份有限公司 变流器、撬棒电路及其状态检测方法和控制方法
CN110535330A (zh) * 2019-09-27 2019-12-03 洛阳升华感应加热股份有限公司 一种用于可控硅感应加热电源逆变器的逆变驱动

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