CN202353451U - 双馈变流器Crowbar保护及故障检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双馈变流器Crowbar保护及故障检测装置，属于风力发电应用技术领域。包括保护电路，保护电路包括三相反并联可控硅、三相大功率电阻、每相反并联可控硅与该相上的大功率电阻串联连接，保护电路三相输出端分别接双馈变流器转子侧的三相，其特征在于：包括至少两组保护电路，保护电路还包括两相电流传感器，两相电流传感器所穿过的电缆一端与两相反并联可控硅对应串联连接，另一端与双馈变流器转子侧的其中两相对应连接。本实用新型解决了Crowbar电路只在电网故障时动作，无法在线检测到其是否发生故障的问题，提供了一种双馈变流器Crowbar保护及故障检测装置，能有效的检测出Crowbar电路是否出现故障，并避免了出现故障时Crowbar电路保护作用失效。

Description

双馈变流器Crowbar保护及故障检测装置

技术领域

本实用新型属于风力发电应用技术领域，特别是涉及一种双馈变流器Crowbar保护及故障检测装置。

背景技术

由于近年来风力发电装机容量越来越大，风力发电在电力系统中所占的比例大大加重，电力部门对风力发电机提出了更高的要求，其中一点就是要求风力发电系统的低电压穿越（LVRT）控制能力，即在不危及电网稳定运行的情况下，当电网发生一定范围内电压跌落故障时，风机必须保持持续并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间。

由于双馈式风力发电机组定子侧直接联电网，电网电压的降落直接反映在电机定子端电压上，导致定子磁链出现直流成分，不对称故障时还会出现负序分量。定子磁链的直流量和负序分量相对于以较高转速运转的电机转子会形成较大的转速差，从而感生出较大的转子电势并产生较大的转子电流，导致转子电路中电压和电流大幅增加。另外，由于风力机调节速度较慢，故障前期风力机吸收的风能不会明显减少，而发电机组由于定子端电压降低，不能正常向电网输送电能，即有一部分能量被电网侧变流器传递到电网，而另一部分能量无法输入电网，这些能量将会导致直流侧电容快速充电，直流电压迅速升高。这些都会影响变流器的安全运行。

如图1所示，目前，为了在电网故障期间保护转子侧变流器，使发电机组具有低电压穿越能力，商用MW级双馈式风力发电机组大都装有Crowbar保护电路。在电网电压骤降时，采用电阻短接转子绕组来旁路转子侧变换器，为发电机转子电流提供一条通路，从而释放所捕获的过剩风能。由于Crowbar电路只在电网故障时动作，无法在线检测到其是否发生故障（包括电阻和可控硅失效），如果Crowbar电路已经失效，在下次电网电压跌落时，Crowbar电路就无法起到保护作用，这样可能造成电网的损坏。

实用新型内容

为了解决现有技术中Crowbar电路只在电网故障时动作，无法在线检测到其是否发生故障（包括电阻和可控硅失效）的问题，本实用新型提供了一种双馈变流器Crowbar保护及故障检测装置，能有效地检测出Crowbar电路是否出现故障，并避免了出现故障时Crowbar电路保护作用失效。

为了解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种双馈变流器Crowbar保护及故障检测装置，包括保护电路，所述保护电路包括三相反并联可控硅、三相大功率电阻、每相反并联可控硅与该相上的大功率电阻串联连接，所述保护电路三相输出端分别接双馈变流器转子侧的三相，其特征在于：包括至少两组保护电路，所述保护电路还包括两相电流传感器，所述两相电流传感器所穿过的电缆一端与两相反并联可控硅对应串联连接，另一端与双馈变流器转子侧的其中两相对应连接。

前述的一种双馈变流器Crowbar保护及故障检测装置，其特征在于：所述三相反并联可控硅，每相由2个可控硅反并联组成，三相共6个可控硅。

前述的一种双馈变流器Crowbar保护及故障检测装置，其特征在于：所述每组保护电路的三相大功率电阻采用三角形接法。

前述的一种双馈变流器Crowbar保护及故障检测装置，其特征在于：包括三组保护电路，所述三组保护电路包括18个可控硅、9个大功率电阻和6个电流传感器。

本实用新型的有益效果是：当电网出现故障满足可控硅触发条件时，三组保护电路的可控硅全部触发导通，使双馈电机转子构成封闭的回路，转子侧变换器不再工作，通过串联的大功率电阻将能量消耗掉，从而起到了保护变流器的作用，能量消耗掉之后，可控硅过零自动关断，双馈电机重新并网运行。Crowbar动作后，通过电流传感器检测三相电流是否为零（无传感器的一相通过计算得出，为另两相电流之和的相反数）判断保护电路是否存在故障。由于大功率电阻的选取考虑了一定的裕量，所以即使某个保护电路存在故障，通过连接到该相的其他支路保护电路仍可以保证将能量消耗掉，避免了Crowbar故障时保护作用失效，方便了维护，提高了双馈风力发电机组的低电压穿越能力。

附图说明

图1是现有技术双馈风力发电系统Crowbar电路示意图。

图2是本实用新型双馈变流器Crowbar保护及故障检测装置电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用性做进一步的描述。

如图2所示，一种双馈变流器Crowbar保护及故障检测装置，包括三组保护电路1，所述每组保护电路1包括三相反并联可控硅2、三相大功率电阻3和两相电流传感器4，每相反并联可控硅2与该相上的大功率电阻3串联连接，每组保护电路1三相输出端分别接双馈变流器转子侧的三相，两相电流传感器4所穿过的电缆一端与两相反并联可控硅2对应串联连接，两相电流传感器4所穿过的电缆另一端与双馈变流器转子侧的其中两相对应连接。

三相反并联可控硅2，每相由2个可控硅2反并联组成，三相共6个可控硅2。这样三组保护电路包括18个可控硅（K1～K18）、9个大功率电阻（R）和6个电流传感器（T1～T6），用于Crowbar装置动作时检测每个保护电路是否出现故障。每组保护电路1的三相大功率电阻3采用三角形接法。

当电网电压跌落至正常电压85%时，判断转子侧过电流或者直流母线过电压时间是否满足条件，满足则Crowbar电路中的可控硅（K1～K18）同时动作触发导通，使双馈电机转子构成封闭的回路，转子侧变换器不再工作，通过串联的大功率电阻（R）将能量消耗掉，从而起到了保护变化器的作用。能量消耗掉之后，可控硅过零自动关断，双馈电机重新并网运行。Crowbar动作后，通过电流传感器（T1～T6）判断保护电路是否存在故障，若某一相上的电流为零（无传感器的一相通过计算得出，为另两相电流之和的相反数），说明该支路出现故障。由于大功率电阻（R）的选取考虑了一定的裕量，所以即使某个支路存在故障，通过连接到该相的其他支路仍可以保证将能量消耗掉，这样维护的时候可以及时的更换器件，确保Crowbar保护及故障检测装置正常运行。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种双馈变流器Crowbar保护及故障检测装置，包括保护电路，所述保护电路包括三相反并联可控硅、三相大功率电阻、每相反并联可控硅与该相上的大功率电阻串联连接，所述保护电路三相输出端分别接双馈变流器转子侧的三相，其特征在于：包括至少两组保护电路，所述保护电路还包括两相电流传感器，所述两相电流传感器所穿过的电缆一端与两相反并联可控硅对应串联连接，另一端与双馈变流器转子侧的其中两相对应连接。

2.根据权利要求1所述的一种双馈变流器Crowbar保护及故障检测装置，其特征在于：所述三相反并联可控硅，每相由2个可控硅反并联组成，三相共6个可控硅。

3.根据权利要求2所述的一种双馈变流器Crowbar保护及故障检测装置，其特征在于：所述每组保护电路的三相大功率电阻采用三角形接法。

4.根据权利要求3所述的一种双馈变流器Crowbar保护及故障检测装置，其特征在于：包括三组保护电路，所述三组保护电路包括18个可控硅、9个大功率电阻和6个电流传感器。

Images