風力發(fā)電機組故障穿越裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種風力發(fā)電機組故障穿越裝置，該裝置包括：機側(cè)變流器、網(wǎng)側(cè)變流器、直流母線電容以及直流側(cè)斬波電路模塊，其中，所述直流側(cè)斬波電路模塊包括多個斬波電路單元，所述多個斬波電路單元設(shè)置在機側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器之間，并且與所述直流母線電容并聯(lián)。本實用新型實現(xiàn)了將直流環(huán)節(jié)的電壓控制在可承受范圍之內(nèi)，進而滿足不同并網(wǎng)要求，實現(xiàn)風力發(fā)電機組的高電壓穿越功能或者低電壓穿越功能，且降低硬件成本。
【專利說明】風力發(fā)電機組故障穿越裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及風力發(fā)電技術(shù)，尤其設(shè)及一種風力發(fā)電機組故障穿越裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著常規(guī)化石能源供應(yīng)不確定性問題、環(huán)保問題和節(jié)能減排形勢的日益嚴峻，綠 色可再生能源越來越受到重視，尤其在中國，風電、光伏發(fā)電等可再生綠色能源發(fā)展迅速， 其中，我過風電裝機量的增長極為迅速。
[0003] 隨著風力發(fā)電規(guī)模的逐步增大，各國電網(wǎng)部口也在不斷更新各自對風電場的電力 接入技術(shù)要求，其中，風電場/風電機組高電壓穿越（HVRT，化曲Voltage化de T虹OU曲） 能力和低電壓穿越（LVRT，Li曲Voltage化de T虹OU曲）能力問題作為近期被公認為是最 具挑戰(zhàn)性的一項重要的技術(shù)要求逐漸變成研究/輿論熱點。
[0004] 就目前來看，實現(xiàn)直驅(qū)永磁風力發(fā)電機組單機的高電壓穿越能力和低電壓穿越能 力主要有兩類技術(shù)方案；1)通過直流側(cè)斬波電路（化opper電路）實現(xiàn)，2)借助其他輔助設(shè) 備，如儲能裝置、機端專用變流器等外加設(shè)備。其中，直流側(cè)斬波電路更常用，但是，由于各 個國家的高/低電壓穿越能力的要求各不相同，例如，電壓適用范圍差異大（例如，中國對 低電壓穿越的電壓適用范圍為> 66kV，而美國為> 115kV)、電壓變化水平差異大、低電壓 穿越的持續(xù)時間長短差異大、故障恢復時間不一致W及高電壓穿越的持續(xù)時間和幅值范圍 差異大等，如果要用一種/ 一個斬波電路配置來滿足該樣的市場區(qū)域的并網(wǎng)要求，則斬波 電路成本會非常高。 實用新型內(nèi)容
[0005] 本實用新型的實施例提供一種風力發(fā)電機組故障穿越裝置，在電網(wǎng)側(cè)電壓的抬升 或下陷時，實現(xiàn)將直流環(huán)節(jié)的電壓控制在可承受范圍之內(nèi)，進而實現(xiàn)風力發(fā)電機組的高電 壓穿越功能或者低電壓穿越功能。
[0006] 為達到上述目的，本實用新型的實施例采用如下技術(shù)方案：
[0007] 一種風力發(fā)電機組故障穿越裝置，所述裝置包括機側(cè)變流器、網(wǎng)側(cè)變流器、直流母 線電容W及直流側(cè)斬波電路模塊；其中，所述直流側(cè)斬波電路模塊包括多個斬波電路單元， 所述多個斬波電路單元設(shè)置在機側(cè)變流器3和網(wǎng)側(cè)變流器6之間，并且與所述直流母線電 容并聯(lián)。
[000引進一步地，每個所述斬波電路單元包括IGBT(絕緣柵雙極型晶體管）功率單元和 至少一個卸荷電阻。
[0009] 進一步地，所述IGBT功率單元包括2個IGBT。
[0010] 進一步地，所述裝置還包括電壓/電流監(jiān)測電路和運行模式控制電路，所述電壓/ 電流監(jiān)測電路與并網(wǎng)點連接，用于檢測電網(wǎng)側(cè)的實測S相電壓Ugb。、實測S相電流Lb。和實 測直流母線電壓Ud。；
[0011] 所述運行模式控制電路連接在所述電壓/電流監(jiān)測電路W及所述直流斬波電路 模塊之間，用于根據(jù)所述實測S相電壓Uab。和所述實測直流母線電壓Ud。對所述并網(wǎng)點的運 行模式進行判斷，確定所述并網(wǎng)點處于高電壓運行模式、正常運行模式或低電壓運行模式， 并根據(jù)確定的所述并網(wǎng)點的運行模式和實測S相電壓Ugb。、實測S相電流及實測直流 母線電壓叫。向所述直流側(cè)斬波電路模塊發(fā)送控制指令。
[0012] 本實用新型實施例提供的風力發(fā)電機組故障穿越裝置，通過對變流器中的直流側(cè) 斬波電路的模塊化設(shè)計，根據(jù)不同的并網(wǎng)要求相應(yīng)地增加直流側(cè)斬波電路單元的個數(shù)，不 僅能夠在高/低電壓穿越狀態(tài)下進行合理的能量轉(zhuǎn)移或消耗，滿足不同并網(wǎng)要求，且降低 硬件成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013] 圖1為本實用新型的實施例的包含直流側(cè)斬波電路模塊的永磁直驅(qū)風力發(fā)電系 統(tǒng)主回路拓撲結(jié)構(gòu)圖。
[0014] 圖2為本實用新型的實施例的風力發(fā)電機組故障穿越裝置的控制結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖3為本實用新型的實施例的基于直流側(cè)斬波電路模塊的風力發(fā)電系統(tǒng)在故障 穿越運行狀態(tài)下的能量平衡關(guān)系示意圖。
[0016] 附圖標號說明：
[0017] 1-風力發(fā)電機；2-發(fā)電機側(cè)斷路器；3-機側(cè)變流器；4-直流母線電容；5-直流側(cè) 斬波電路模塊；6-網(wǎng)側(cè)變流器；7-電網(wǎng)側(cè)斷路器巧-電網(wǎng)側(cè)升壓變壓器；9-升壓變壓器高 壓側(cè)開關(guān)；10-風電場電網(wǎng)；11-電壓/電流監(jiān)測電路；12-運行模式控制電路。
【具體實施方式】
[001引從理論上分析，在風力發(fā)電機組正常運行狀態(tài)下，風力發(fā)電機組主回路功率平衡 方程式如（1)式（變流器功率損耗較小，在此可忽略不計）所示：
[0019]
【權(quán)利要求】
1. 一種風力發(fā)電機組故障穿越裝置，其特征在于，所述裝置包括機側(cè)變流器、網(wǎng)側(cè)變流 器、直流母線電容以及直流側(cè)斬波電路模塊； 其中，所述直流側(cè)斬波電路模塊包括多個斬波電路單元，所述多個斬波電路單元設(shè)置 在機側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器之間，并且與所述直流母線電容并聯(lián)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風力發(fā)電機組故障穿越裝置，其特征在于，每個所述斬波電 路單元包括IGBT功率單元和至少一個卸荷電阻。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的風力發(fā)電機組故障穿越裝置，其特征在于，每個所述IGBT功 率單元包括2個IGBT。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風力發(fā)電機組故障穿越裝置，其特征在于，所述裝置還包括 電壓/電流監(jiān)測電路和運行模式控制電路， 所述電壓/電流監(jiān)測電路與并網(wǎng)點連接，用于檢測電網(wǎng)側(cè)的實測三相電壓Uab。、實測三 相電流Iab。和實測直流母線電壓Ud。； 所述運行模式控制電路連接在所述電壓/電流監(jiān)測電路以及所述直流側(cè)斬波電路模 塊之間，用于根據(jù)所述實測三相電壓Uab。和所述實測直流母線電壓Ud。對所述并網(wǎng)點的運行 模式進行判斷，確定所述并網(wǎng)點處于高電壓運行模式、正常運行模式或低電壓運行模式，并 根據(jù)確定的所述并網(wǎng)點的運行模式和實測三相電壓Uab。、實測三相電流Iab。以及實測直流母 線電壓Ud。向所述直流側(cè)斬波電路模塊發(fā)送控制指令。
【文檔編號】H02J3/38GK204179684SQ201420732528
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】艾斯卡爾, 王海龍, 喬元, 黃遠彥 申請人:北京天誠同創(chuàng)電氣有限公司