CN203278602U - 一种改进型的chopper结构双馈变频器 - Google Patents

一种改进型的chopper结构双馈变频器 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及风力发电技术领域，一种改进型的chopper结构双馈变频器，所述三极管Q1、Q2集电极连接在一起,三极管Q1发射极通过二极管D1与集电极连接，组成功率开关器件G1，所述三极管Q2发射极通过二极管D2与集电极连接，组成功率开关器件G2，所述三极管Q1、Q2发射极分别通过泄放电阻Rdc1、Rdc2连接在一起，以上两组串联结构并联形成一个并联结构；控制单元检测上述并联结构两端的母线电压Udc作为输入，输出控制信号提供给并联结构用来控制其中的功率开关器件G1、G2的开通与关断。本实用新型结构简单，性能可靠，泄放电阻大小可调，既能使母线暂态能量的快速泄放，又能保持变频器母线电压的稳定。

Description

一种改进型的chopper结构双馈变频器
技术领域
本实用新型涉及一种改进型的chopper结构双馈变频器，属于风力发电技术领域。
背景技术
随着风电并网要求的不断提高，特别是对低电压穿越能力提出了较为苛刻的标准。然而受到成本和空间的限制，双馈变频器容量又不能较大，特别是网侧变频器的容量一般都较小，常规的低电压穿越用的crowbar组件在虽然能够在大的暂态电流出现的时候，及时旁路掉双馈转子侧逆变器，避免大电流直接冲击转子侧逆变器，已造成电力电子器件损坏，但是crowbar电阻投入期间以及切出瞬间，都可能有较大的电流冲击直流母线，导致母线电压升高，因网侧变频器的容量较小，控制这种突升的母线电压到正常母线电压范围需要时间相对较长，往往无法满足国家电网对低电压穿越无功支撑的时间要求。目前针对上述问题，业内常见的解决方案是在双馈变频器的直流母线环节增加chopper结构，以帮助快速泄放低电压穿越过程中冲击直流母线的能量，使母线电压迅速降到正常母线电压大小。传统双馈变频器所附带的chopper结构通常仅采用一个功率开关管(IGBT)串联一个泄放电阻的结构，这种结构虽然在低电压穿越期间也能够及时的泄放掉母线的能量，不过在IGBT关断瞬间带来尖峰电压较大，对IGBT造成的损害，极端情况下促使IGBT故障，从而对机侧和网侧的功率模块造成严重威胁，不利于低电压穿越的顺利完成。另外，该结构的chopper在投切过程中带来的母线电压波动也将影响变频器的工作性能，因此减小其投切引起的直流母线电压的波动以保证母线电压在低电压穿越期间的稳定性，对双馈变频器实现低电压穿越功能非常重要。
发明内容
为了克服已有技术存在的不足,本实用新型目的在于提供一种改进型的chopper结构，这种改进型的chopper结构的泄放电阻大小可调，同时能够有效减小传统组件IGBT关断时的尖峰电压，既能使母线暂态能量的快速泄放，又能保持变频器母线电压的稳定。
为了实现上述发明目的,解决已有技术中存在的问题，本实用新型采取的技术方案是：一种改进型的chopper结构，包括三极管Q1、Q2，泄放电阻Rdc1、Rdc2，二极管D1、D2及控制单元，所述三极管Q1、Q2集电极连接在一起,所述三极管Q1发射极通过二极管D1与集电极连接，组成功率开关器件G1，所述三极管Q2发射极通过二极管D2与集电极连接，组成功率开关器件G2，所述三极管Q1、Q2发射极分别通过泄放电阻Rdc1、Rdc2连接在一起，所述以上两组串联结构并联形成一个并联结构；控制单元检测上述并联结构两端的母线电压Udc作为输入，输出控制信号提供给并联结构用来控制其中的功率开关器件G1、G2的开通与关断。
所述功率开关器件G1、G2选自西门康产品SKM500GA174D、英飞凌产品FF450R17ME4或FF600R17KE3中的一种。
本实用新型有益效果是：一种改进型的chopper结构，包括三极管Q1、Q2，泄放电阻Rdc1、Rdc2，二极管D1、D2及控制单元，所述三极管Q1、Q2集电极连接在一起,所述三极管Q1发射极通过二极管D1与集电极连接，组成功率开关器件G1，所述三极管Q2发射极通过二极管D2与集电极连接，组成功率开关器件G2，所述三极管Q1、Q2发射极分别通过泄放电阻Rdc1、Rdc2连接在一起，所述以上两组串联结构并联形成一个并联结构；控制单元检测上述并联结构两端的母线电压Udc作为输入，输出控制信号提供给并联结构用来控制其中的功率开关器件G1、G2的开通与关断。与已有技术相比，一种改进型的chopper结构的泄放电阻大小可调，同时能够有效减小传统组件IGBT关断时的尖峰电压，因此能够满足泄放能力和允许电流两个方面的要求。既能使母线暂态能量的快速泄放，又能保持变频器母线电压的稳定。同时，本实用新型结构简单，性能可靠，更加有利于实际应用推广。
附图说明
图1是一种改进型的chopper结构的电路原理图。
具体实施方式
下面结合图1对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，一种改进型的chopper结构，包括三极管Q1、Q2，泄放电阻Rdc1、Rdc2，二极管D1、D2及控制单元，所述三极管Q1、Q2集电极连接在一起,所述三极管Q1发射极通过二极管D1与集电极连接，组成功率开关器件G1，所述三极管Q2发射极通过二极管D2与集电极连接，组成功率开关器件G2，所述三极管Q1、Q2发射极分别通过泄放电阻Rdc1、Rdc2连接在一起，所述以上两组串联结构并联形成一个并联结构；控制单元检测上述并联结构两端的母线电压Udc作为输入，输出控制信号提供给并联结构用来控制其中的功率开关器件G1、G2的开通与关断。所述功率开关器件G1、G2选自西门康产品SKM500GA174D、英飞凌产品FF450R17ME4或FF600R17KE3中的一种。
具体工作过程如下：若G1和G2同时开通时，母线侧的等效泄放电阻R为功率开关器件G1、G2泄放电阻Rdc1、Rdc2二者并联，这将有利于母线暂态能量的快速泄放；功率开关器件G1和G2先后关断是为了避免G1和G2关断时较大的电流带来的母线电压瞬时尖峰，首先关断G1，因为泄放电阻Rdc2与功率开关器件G2组成的泄放回路还在使能中，因此，能量能通过该回路继续泄放；此时，母线侧的泄放电阻为Rdc2，根据并联的特点，Rdc2阻值大于两个泄放电阻Rdc1和Rdc2并联时的阻值R，因此，后关断G2时，关断电流小得多，这样就不至于引起太大的母线电压瞬时尖峰。基于上述分析，选择合理的泄放电阻Rdc1和Rdc2就能够兼顾所述一种改进型的chopper结构泄放能力和允许电流两个方面的要求。既能使母线暂态能量的快速泄放，又能保持变频器母线电压的稳定。

Claims (2)

1.一种改进型的chopper结构双馈变频器，包括三极管Q1、Q2，泄放电阻Rdc1、Rdc2，二极管D1、D2及控制单元，其特征在于：所述三极管Q1、Q2集电极连接在一起,所述三极管Q1发射极通过二极管D1与集电极连接，组成功率开关器件G1，所述三极管Q2发射极通过二极管D2与集电极连接，组成功率开关器件G2，所述三极管Q1、Q2发射极分别通过泄放电阻Rdc1、Rdc2连接在一起，所述以上两组串联结构并联形成一个并联结构；控制单元检测上述并联结构两端的母线电压Udc作为输入，输出控制信号提供给并联结构用来控制其中的功率开关器件G1、G2的开通与关断。
2.根据权利要求1所述一种改进型的chopper结构双馈变频器，其特征在于：所述功率开关器件G1、G2选自西门康产品SKM500GA174D、英飞凌产品FF450R17ME4或FF600R17KE3中的一种。
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