CN202759223U

CN202759223U - 一种双馈风力发电机变流器Crowbar保护装置

Info

Publication number: CN202759223U
Application number: CN 201220465984
Authority: CN
Inventors: 罗成; 胡佑群; 蒋耀生; 宋建秀; 张东辉; 杨印博; 邬冬临; 李远琼
Original assignee: CSR Zhuzou Institute Co Ltd
Current assignee: CRRC Zhuzhou Institute Co Ltd
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2022-09-13

Abstract

本实用新型提供了一种双馈风力发电机变流器Crowbar保护装置，包括变流器、二极管、继电器、RC滤波回路、保护电阻电路；其中二极管分成3组，分别接到发电机转子侧的三相；其特征在于：所述继电器吸合线圈Q与RC滤波回路串联，保护电阻电路与继电器开关K串联，两者都接入发电机转子侧主电路的两端；变流器与所述继电器和保护电阻电路分别连接。该实用新型通过变流器对保护电阻的取值进行控制，解决了风力发电机组低电压穿越时Crowbar保护装置中Crowbar保护电阻的取值难以确定的问题；电路设计简单，降低了设备的制造安装和后期维护使用的成本。

Description

一种双馈风力发电机变流器Crowbar保护装置

技术领域

本实用新型主要应用于风力发电机的保护技术领域，具体涉及一种双馈风力发电机变流器Crowbar保护装置，满足电网跌落低电压穿越的不同阶段对Crowbar保护电阻的不同需求。

背景技术

为了实现风力发电场的低电压穿越，目前变流器crowbar保护是采用较多的一种技术。通过装在发电机转子侧的Crowbar保护装置，用于防止当电网出现故障时，引起转子电流过大而对变流器造成的损害。一般的Crowbar保护电路包括一个晶阐管和一个Crowbar保护电阻，在正常状态下，晶阐管导通，从而将Crowbar电阻短路；当电网电压出现跌落、转子电流升高、变流器母线电压升高时，晶阐管截止，从而通过Crowbar电阻释放掉转子中的能量，保护变流器。Crowbar保护装置的保护效果受多种因素限制，特别是Crowbar保护电阻值的确定和投切时机的选择影响整个保护装置的成败。

在刚开始电压跌落、转子电流上升过程中，Crowbar保护电阻越大，转子绕组电流值越会得到有效抑制，转子电流升高的幅值越小。此时，由于转子内功率因数随Crowbar保护电阻的增加而变好，故障分量会通过等效转子阻抗被快速消耗，所以双馈风力发电机从电网吸收的无功功率将减小，从而有利于电网电压恢复。当转子回路中故障电流升高到一定值，不再增加时，Crowbar保护电阻的越大，Crowbar保护电阻两端电位差越大，过大的电压会通过与IGBT反并联的二极管对变流器中的直流母线电容进行反充电，从而影响母线电容安全运行。所以，为防止反向充电过大，在转子回路故障电流稳定时，希望Crowbar保护电阻的取值越小越好。

综上所述，在电网跌落低电压穿越的初期，为了有效地抑制转子绕组的电流，期望Crowbar保护电阻越大越好；在电网跌落低电压穿越的后期，为了妨止对母线电压的反向充电过高，期望Crowbar保护电阻越小越好。在传统的Crowbar保护装置中，一般都是在这两个期望值之间取一中间值来中和二者的关系。

实用新型内容

为了解决低电压穿越中Crowbar保护电阻值的选择难以平衡兼顾的问题，本实用新型提供了一种双馈风力发电机变流器Crowbar保护装置，其通过变流器对保护电阻阻值进行控制，满足电网跌落低电压穿越的不同阶段对Crowbar保护电阻的不同需求。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案是：一种双馈风力发电机变流器Crowbar保护装置，包括变流器、二极管、继电器、RC滤波回路、保护电阻电路；其中二极管分成3组，分别接到发电机转子侧的三相；其特征在于：所述继电器吸合线圈Q与RC滤波回路串联，保护电阻电路与继电器开关K串联，两者都接入发电机转子侧主电路的两端；变流器与所述继电器和保护电阻电路分别连接。

作为本实用新型的一种变化形式，所述保护电阻电路为电阻R1与开关K1串联，电阻R2与开关K2串联，两者再并联形成的电路；电阻R1为大电阻，电阻R2为小电阻；变流器与开关K1和开关K2连接。

作为本实用新型的另外一种变化形式，所述保护电阻电路为一个可变电阻器。

所述继电器是晶阐管继电器。

所述二极管每相由2个二极管串联组成，三相共6支二极管。

本实用新型的有益效果在于：1、解决了风力发电机组低电压穿越时Crowbar保护装置中Crowbar保护电阻的取值难以确定的问题；2、简单的电路设计使得本实用新型装置成本得以有效的降低；3、本实用新型涉及的部件较少，有利于更换和维护，降低了后期的使用成本。

附图说明

图1 Crowbar保护装置原理图；

图2 为本实用新型实施例1的原理图；

图3 为本实用新型实施例2的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做更详细的描述：

根据图1~3可以知道，Crowbar保护装置装在发电机转子侧，用于防止当电网出现故障时，引起转子电流过大而对变流器造成的损害。正常情况下，三相交流电为对称的三相交流电，其电压、电流之和均应该为零，从而通过继电器吸合线圈Q的电流为零；当转子电流产生小干扰电流时，继电器吸合线圈Q不会吸合，电流在流经RC滤波电路滤波后，馈入电网中，不会造成能量浪费；当电网出现故障时，转子电流变大，导致通过继电器吸合线圈Q的电流变大，继电器吸合线圈吸合，开关K闭合，将转子电流产生的能量在保护电阻上以热能的方式损耗，从而避免对变流器的损坏。当转子电流恢复正常后，通过继电器吸合线圈Q的电流变小，继电器吸合线圈Q松开。为了防止电流振荡而引起继电器的频繁动作，由变流器通过对转子电流的检测来控制开关K的断开，从而使Crowbar电路恢复到正常状态。

在电网跌落低电压穿越的初期，为了有效地抑制转子绕组的电流，期望Crowbar保护电阻越大越好；在电网跌落低电压穿越的后期，为了防止对母线电压的反向充电过高，期望Crowbar保护电阻越小越好。为了上述目的，本实用新型通过变流器检测到转子电流的大小后，对保护电阻电路进行控制，根据转子电流大小选择相应的保护电阻阻值。

上述技术方案可以通过以下的实施方式实现：

实施例1：

如图2如示，一种双馈风力发电机变流器主动式Crowbar保护装置，包括：二极管、继电器、滤波电阻R、滤波电容C、大功率电阻R1、小功率电阻R2、开关K1、开关K2；继电器包括吸合线圈Q和开关K；电阻R1与开关K1串联，电阻R2与开关K2串联，两者并联后再与继电器开关K串联接入主电路；继电器吸合线圈Q、滤波电阻R、滤波电容C串联在主电路上；变流器与继电器连接，变流器可控制其通断；变流器与开关K1、K2相连接，变流器可以控制其闭合与断开；三相二极管部分，分别接到发电机转子侧的三相，每相是由2个二极管串联组成，三相共6支二极管，控制其电流的流向；Crowbar保护装置转出端接发电机转子侧主电路的两端；上述继电器一般采用晶闸管继电器。

在正常情况下，晶阐管处于导通状态，Crowbar保护电阻被短路。当转子电流产生小干扰电流时，电流在流经RC滤波电路滤波后，馈入电网中，不会造成能量浪费；当电网出现故障时，其工作过程如下：故障初期，转子电流变大，导致通过继电器吸合线圈Q的电流变大，线圈Q吸合，开关K闭合，同时变流器将K1闭合，K2断开，将转子电流产生的能量在电阻R1上以热能的方式损耗，从而避免对变流器的损坏。此时由于R1较大，转子绕组电流值越会得到有效抑制，转子电流幅值较小。当转子电流达到峰值后，变流器再令K2闭合，K1断开，将转子电流的能量在电阻R2上以热能的方式损耗。此时由于R2取值较小，不会产生过高的电压差，不会对变流器中的直流母线电容进行过高的反充电，保护了母线电容安全运行。当电网电压恢复正常后，转子电流正常，通过继电器吸合线圈Q的电流变小，吸合线圈Q松开。为了防止电流振荡而引起继电器的频繁动作，由变流器通过对转子电流的检测来控制开关K的断开，从而使Crowbar电路恢复到正常状态。

实施例2：

如图3所示，一种双馈风力发电机变流器主动式Crowbar保护装置，包括：二极管、继电器、滑动功率电阻R3、滤波电阻R、滤波电容C；继电器包括吸合线圈Q和开关K；可变电阻器R3与继电器开关K串联接入主电路；继电器吸合线圈Q、滤波电阻R、滤波电容C串联在主电路上；继电器与变流器相连接，变流器可控制其通断；可变电阻R3与变流器相联，变流器可控制R3的阻值；三相二极管部分，分别接到发电机转子侧的三相，每相是由2个二极管串联组成，三相共6支二极管，控制其电流的流向；Crowbar保护装置转出端接发电机转子侧主电路的两端；上述继电器一般采用晶闸管继电器。

与实施例1类似，在本实施例中，当电网出现故障时，转子电流变大，导致通过继电器吸合线圈Q的电流变大，线圈Q吸合，开关K闭合，可变电阻R3投入使用。在低电压穿越初期，变流器通过控制使R3的电阻值取最大值，从而较快速地损耗转子电流；在低电压穿越后期，变流器通过控制使R3的电阻值取最小值，将转子电流的能量继续在电阻R3上以热能的方式损耗，并且不会产生过高的电压差，从而在变流器启动时，机侧IGBT导通后，不会对与IGBT反并联的二极管对变流器中的直流母线电容进行过高的反充电，保护了母线电容安全运行。当电网电压恢复正常后，转子电流正常，通过继电器吸合线圈Q的电流变小，吸合线圈Q松开，为了防止电流振荡而引起继电器的频繁动作，由变流器通过对转子电流的检测来控制开关K的断开，从而使Crowbar电路恢复到正常状态。

本实施例目的在于使本领域专业技术人员可以据其了解本实用新型的技术方案并加以实施，并不能以其限制本专利的保护范围，凡依据本实用新型披露技术所作的变形，均落入本实用新型的保护范围之内，专利的保护范围以权力要求书为准。

Claims

1.一种双馈风力发电机变流器Crowbar保护装置，包括变流器、二极管、继电器、RC滤波回路、保护电阻电路；其中二极管分成3组，分别接到发电机转子侧的三相；其特征在于：所述继电器吸合线圈Q与RC滤波回路串联，保护电阻电路与继电器开关K串联，两者都接入发电机转子侧主电路的两端；变流器与所述继电器和保护电阻电路分别连接。

2.根据权利要求1所述一种双馈风力发电机变流器Crowbar保护装置，其特征在于：所述保护电阻电路为电阻R1与开关K1串联，电阻R2与开关K2串联，两者再并联形成的电路；电阻R1为大电阻，电阻R2为小电阻；变流器与开关K1和开关K2连接。

3.根据权利要求1所述一种双馈风力发电机变流器Crowbar保护装置，其特征在于：所述保护电阻电路为一个可变电阻器。

4.根据权利要求1~3任一项所述一种双馈风力发电机变流器Crowbar保护装置，其特征在于：所述继电器是晶阐管继电器。

5.根据权利要求1~3任一项所述一种双馈风力发电机变流器Crowbar保护装置，其特征在于：所述二极管每相由2个二极管串联组成，三相共6支二极管。