[发明专利]一种用于风电机组低电压穿越的Crowbar装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于风电机组低电压穿越的Crowbar装置及其控制方法。

背景技术

随着风电装机容量的不断增加，风机脱网事故频繁发生，电监会主要针对“风电场机组的低电压穿越能力检测及改造情况和风电场接入系统后对当地电网影响”的全国风电安全检查在2011年8月正式启动。为了符合新国标的这一要求，已安装运行的风电机组的低电压穿越功能改造和新机组的低电压穿越功能测试都集中行动起来。风电机组尤其是双馈式风力发电机组的低电压穿越功能因为其实现难度大，而且验证困难，已经成为风电场关注的重点。虽然为了实现低电压穿越，双馈机组的各个零部件都需要进行改造，但其中难度最大的是双馈变频器的低电压穿越能力的改造，因为双馈变频器额定容量小，通常只有机组容量的1/2～1/3，所以耐受电网电压变化所产生的大的暂态电流的能力差，目前国内的应对方法多是采用Crowbar旁路的方法，即在检测到因机端电压跌落或恢复产生的大电流冲击的时候，投入Crowbar，将转子绕组短路，为转子磁场能量和转子电流提供消耗和续流的通道，避免暂态电流对变频器的冲击。比如专利申请号为201010266619.9的专利提出一种低电压穿越的Crowbar电路，该Crowbar电路包括至少一套主晶闸管和由辅助晶闸管、电容和电抗器组成的辅助电路，主晶闸管和辅助电路一同实现Crowbar电路的开通和关断；这种常规的有源Crowbar设计往往会导致电网电压恢复期间变流器二次或者多次过流再投入Crowbar甚至无法切出，导致国标要求的无功支撑时间以及恢复功率时间无法保障；为了解决这个问题，专利号为201110267179.3的专利提出一种Crowbar结构，在电网电压跌落时，根据电网跌落程度的不同，通过Crowbar电路装置中IGBT分级投切不同数量的能耗电阻，来减小Crowbar装置投入和切出时所吸收的无功，从而减小Crowbar装置投入和切出时的无功波动，来实现风机的低电压穿越功能；专利号为201110175899.7的专利提出的变电阻Crowbar结构，通过相应结构的变电阻Crowbar结构的并联Crowbar结构算法或斩波Crowbar结构算法获取Crowbar的控制信号，分别控制Crowbar的可控器件的开通和关断，以改变Crowbar电阻的大小来实现风机的低电压穿越功能，上述两个专利虽然都采用不同的方法实现了改变泄放电阻大小来提升低电压穿越的性能，但是所提出的Crowbar的构成都包含两个或者两个以上IGBT，甚至多个不控整流桥，结构比较复杂，同时因低电压穿越跌落和恢复瞬间暂态电流非常大，因此Crowbar的IGBT的耐受电流能力必须较大，价格较贵，因此成本很高。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种结构简单、节约成本的用于风电机组低电压穿越的Crowbar装置及其控制方法。

本发明的技术手段如下：

一种用于风电机组低电压穿越的Crowbar装置，包括：不控整流桥G、可控器件Q_S、可控器件Q_X和泄放电阻R_C；所述不控整流桥G输入端连接双馈异步发电机转子侧A、B、C三相；所述可控器件Q_S和可控器件Q_X串联接在不控整流桥G的输出端；所述泄放电阻R_C一端与可控器件Q_S和可控器件Q_X的相接点连接，另一端连接不控整流桥G的输出正端或输出负端；

进一步地，所述可控器件Q_S和可控器件Q_X分别为双管IGBT模块的上管和下管；

进一步地，所述可控器件Q_S的集电极和发射极分别连接不控整流桥G的输出正端和可控器件Q_X的集电极；

进一步地，所述可控器件Q_X的发射极连接不控整流桥G的输出负端；

一种用于风电机组低电压穿越的Crowbar装置的控制方法，包括如下步骤：

S1：Crowbar控制单元检测直流母线电压u_DC、三相转子电流i_ra、i_rb、i_rc和泄放电阻R_C压降u_RC，设定泄放电阻R_C一端与可控器件Q_S和可控器件Q_X的相接点连接，另一端连接不控整流桥G的输出负端，执行S2；