[实用新型]一种双馈发电机系统及其保护装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及双馈发电机系统，更具体地说，涉及一种双馈发电机系统及其在电网故障下的保护装置。

背景技术

请参阅图1，为现有一种双馈发电机系统的电路原理图。如图1所示，目前双馈发电机系统主要包括双馈感应发电机(Doubly-fed induction generator，DFIG)10和背靠背变流器20。双馈感应发电机10的定子绕组一般通过并网开关S1连接到变压器T来与电网相连，转子绕组则连接到背靠背变流器20。背靠背变流器20包括转子侧变流器(Rotor Side Converter)21、网侧变流器(Grid Side Converter)23以及位于两者中间的直流侧电路(DC Circuit)22。网侧变流器23也通过并网开关S2连接到变压器T从而与电网连接，因此，实际上转子绕组依次通过转子侧变流器21、直流侧电路22、网侧变流器23也与电网连接。并且，可以通过控制背靠背变流器20来实现双馈感应发电机10的有功和无功输出，以及电压和频率调节。

上述双馈发电机系统如果发生电网故障，在电网电压跌落和电压恢复的过程中，双馈感应发电机10的各量(如定、转子电流)都会产生较大的振荡并伴有尖峰出现，这就导致与电网相连的双馈感应发电机10会受到电网电压故障的强烈影响。尽管在一定范围的电压跌落情况下，没有采取任何保护措施，只要系统满足稳定条件，现有的控制方法就可以在检测到电网发生故障时关闭转子侧变流器21并在电网电压恢复时重启转子侧变流器21，从而使双馈感应发电机10恢复到稳态运行，但是一旦电压跌落更为剧烈或者发电机运行状态改变，发电机组就可能失去稳定运行，最后不得不脱离电网。而电网故障下大量发电机(包括上述双馈感应发电机)脱网会使电网功率缺失，加剧电网崩溃。为满足电网安全要求，要求发电机系统(包括上述双馈发电机系统)必须具有电网故障情况下不间断运行的故障穿越能力。因此，双馈发电机系统必须满足在一定电压跌落情况下能够保持和电网相连，并且在故障清除后，双馈感应发电机能迅速恢复正常运行。

同时，在电网电压跌落时，转子侧所产生的过电压和过电流会损害背靠背变流器和发电机的转子绕组。为了保护背靠背变流器，也必须采用过电压和过电流的保护措施。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有双馈发电机系统在电压跌落剧烈时可能脱离电网以及由于电网电压跌落容易损坏发电机和背靠背变流器的缺陷，提供一种双馈发电机系统及其保护装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种双馈发电机系统，包括双馈感应发电机和背靠背变流器，所述双馈感应发电机的定子绕组通过变压器与电网相连，转子绕组通过所述背靠背变流器连接到变压器与电网相连；所述双馈发电机系统还包括用于在电网故障时保护所述背靠背变流器并在电网恢复后使背靠背变流器切换到正常发电模式的保护装置，所述保护装置包括控制所述背靠背变流器的母线电压的直流母线放电电路。

在本实用新型所述的双馈发电机系统中，所述背靠背变流器包括依次连接的：网侧变流器，所述网侧变流器与电网连接；直流侧电路；以及用于在在检测到电网发生故障时关闭并在所述背靠背变流器的母线电压下降到第四预设电压值时重启的转子侧变流器，所述转子侧变流器与所述双馈感应发电机的转子绕组相连。

在本实用新型所述的双馈发电机系统中，所述直流侧电路包括跨接在所述背靠背变流器的正负母线之间的母线电容；所述直流母线放电电路跨接在所述背靠背变流器的正负母线之间。

在本实用新型所述的双馈发电机系统中，所述保护装置还包括：与所述双馈感应发电机的转子绕组相连的转子旁路电路。

本实用新型还提供了一种双馈发电机系统的保护装置，所述双馈发电机系统包括双馈感应发电机和背靠背变流器，所述背靠背变流器包括依次连接的转子侧变流器、直流侧电路和网侧变流器；所述直流侧电路包括跨接在所述背靠背变流器的正负母线之间的母线电容；所述转子侧变流器在检测到电网发生故障时关闭，并在所述背靠背变流器的母线电压下降到第四预设电压值时重启；所述保护装置包括控制所述背靠背变流器的母线电压的直流母线放电电路。

在本实用新型所述的保护装置中，所述直流母线放电电路跨接在所述背靠背变流器的正负母线之间。

在本实用新型所述的保护装置中，所述保护装置还包括：与所述双馈感应发电机的转子绕组相连的所述转子旁路电路。