風力發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電機組故障穿越裝置，該裝置包括：機側變流器、網側變流器、直流母線電容以及直流側斬波電路模塊，其中，所述直流側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置在機側變流器和網側變流器之間，并且與所述直流母線電容并聯。本實用新型實現了將直流環節的電壓控制在可承受范圍之內，進而滿足不同并網要求，實現風力發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】風力發電機組故障穿越裝置

【技術領域】
[0001] 本實用新型設及風力發電技術，尤其設及一種風力發電機組故障穿越裝置。

【背景技術】
[0002] 隨著常規化石能源供應不確定性問題、環保問題和節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、光伏發電等可再生綠色能源發展迅速， 其中，我過風電裝機量的增長極為迅速。
[0003] 隨著風力發電規模的逐步增大，各國電網部口也在不斷更新各自對風電場的電力 接入技術要求，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 具挑戰性的一項重要的技術要求逐漸變成研究/輿論熱點。
[0004] 就目前來看，實現直驅永磁風力發電機組單機的高電壓穿越能力和低電壓穿越能 力主要有兩類技術方案；1)通過直流側斬波電路（化opper電路）實現，2)借助其他輔助設 備，如儲能裝置、機端專用變流器等外加設備。其中，直流側斬波電路更常用，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域的并網要求，則斬波 電路成本會非常高。 實用新型內容
[0005] 本實用新型的實施例提供一種風力發電機組故障穿越裝置，在電網側電壓的抬升 或下陷時，實現將直流環節的電壓控制在可承受范圍之內，進而實現風力發電機組的高電 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方案：
[0007] 一種風力發電機組故障穿越裝置，所述裝置包括機側變流器、網側變流器、直流母 線電容W及直流側斬波電路模塊；其中，所述直流側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置在機側變流器3和網側變流器6之間，并且與所述直流母線電 容并聯。
[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/電流監測電路和運行模式控制電路，所述電壓/ 電流監測電路與并網點連接，用于檢測電網側的實測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/電流監測電路W及所述直流斬波電路 模塊之間，用于根據所述實測S相電壓Uab。和所述實測直流母線電壓Ud。對所述并網點的運 行模式進行判斷，確定所述并網點處于高電壓運行模式、正常運行模式或低電壓運行模式， 并根據確定的所述并網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。向所述直流側斬波電路模塊發送控制指令。
[0012] 本實用新型實施例提供的風力發電機組故障穿越裝置，通過對變流器中的直流側 斬波電路的模塊化設計，根據不同的并網要求相應地增加直流側斬波電路單元的個數，不 僅能夠在高/低電壓穿越狀態下進行合理的能量轉移或消耗，滿足不同并網要求，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斬波電路模塊的永磁直驅風力發電系 統主回路拓撲結構圖。
[0014] 圖2為本實用新型的實施例的風力發電機組故障穿越裝置的控制結構示意圖。
[0015] 圖3為本實用新型的實施例的基于直流側斬波電路模塊的風力發電系統在故障 穿越運行狀態下的能量平衡關系示意圖。
[0016] 附圖標號說明：
[0017] 1-風力發電機；2-發電機側斷路器；3-機側變流器；4-直流母線電容；5-直流側 斬波電路模塊；6-網側變流器；7-電網側斷路器巧-電網側升壓變壓器；9-升壓變壓器高 壓側開關；10-風電場電網；11-電壓/電流監測電路；12-運行模式控制電路。

【具體實施方式】
[001引從理論上分析，在風力發電機組正常運行狀態下，風力發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]

【權利要求】
1. 一種風力發電機組故障穿越裝置，其特征在于，所述裝置包括機側變流器、網側變流 器、直流母線電容以及直流側斬波電路模塊； 其中，所述直流側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置 在機側變流器和網側變流器之間，并且與所述直流母線電容并聯。
2. 根據權利要求1所述的風力發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. 根據權利要求2所述的風力發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. 根據權利要求1所述的風力發電機組故障穿越裝置，其特征在于，所述裝置還包括 電壓/電流監測電路和運行模式控制電路， 所述電壓/電流監測電路與并網點連接，用于檢測電網側的實測三相電壓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/電流監測電路以及所述直流側斬波電路模 塊之間，用于根據所述實測三相電壓Uab。和所述實測直流母線電壓Ud。對所述并網點的運行 模式進行判斷，確定所述并網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 根據確定的所述并網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。向所述直流側斬波電路模塊發送控制指令。
【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 優先權日:2014年11月28日
【發明者】艾斯卡爾, 王海龍, 喬元, 黃遠彥 申請人:北京天誠同創電氣有限公司