[发明专利]一种风电变流器的CROWBAR电路的测试装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风电变流器的CROWBAR电路测试装置及测试方法，属于风力发电技术领域。

背景技术

近年来，国内风电装机容量不断提高，对风电机组运行的可靠性要求也越来越高。由于风电多采用集中式分布，当电网出现扰动时，可能会造成大片的风机解列，出现暂态震荡，对电网与设备造成严重的冲击，国家也出台了对低电压穿越（LVRT）的规范。《风电场接入电力系统技术规定GBT_19963-2011》中提出，风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至20％额定电压时能够保证不脱网连续运行625ms的能力。风电场并网点电压在发生跌落后2s内能够恢复到额定电压的90％时，风电场内的风电机组能够保证不脱网连续运行。

以双馈型风力机组为例，双馈型风力机组的控制较为复杂，定转子的电磁耦合复杂。电网的波动，会引起机组的电磁振荡，负荷波动等，这对变流器的软件、硬件设备都是很大的考验。在电网电压跌落时，发电机的机端电压也跌落，定子电流会激增。由于定转子的强耦合关系，定子电流的激增也会导致转子电流的激增。机组瞬间跳闸，发电机的剩余能量将会流向变流器，导致直流母线电容电压急升、IGBT功率模块可能被击穿等后果。

为了解决上述问题，各厂家提出了各种变流器的LVRT方案，主要技术方向为：直流母线并联动态卸荷电阻Chopper-R，维持直流母线电压的稳定；采用转子并联CROWBAR电路，将机侧变流器短接，通过CROWBAR-R消耗转子过电流，保护发电机；控制Chopper-R、CROWBAR电路的切入、切出时间，获得较好的机电暂态效果；改进软件控制方案，改进网侧变流器的控制方案，使其在故障期间运行于statcom状态，为电网提供无功支持。

可见CROWBAR是变流器非常重要的保护电路，如果出现了电网故障，CROWBAR电路也故障，而变流器投入了并网使用，机组失去了CROWBAR电路的保护，很可能会造成变流器、发电机的严重损坏。因此，无论是主动式CROWBAR还是被动式CROWBAR，在变流器并网前，检测CROWBAR电路能否被正常触发、是否可靠是非常重要的工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种风电变流器的CROWBAR电路测试装置及方法，以解决当电网故障，CROWBAR电路也故障时，变流器投入并网使用，机组失去了CROWBAR电路的保护所造成的变流器、发电机损坏的问题。

本发明为解决上述技术问题而提供一种风电变流器CROWBAR电路的测试装置该测试装置包括预充电回路、机侧变流器以及双馈式感应发电机，双馈式感应发电机的定子线圈通过断路器接入电网，双馈式感应发电机的转子侧与机侧变流器相连，双馈式感应发电机的转子侧与机侧变流器之间设置有用于与待测CROWBAR电路连接的三相连接点，预充电回路与机侧变流器直流母线相连，用于为机侧变流器的直流母线充电以及为双馈发电机提供空载励磁电流。

所述的预充电回路包括滤波电感和预充电二极管整流桥，滤波电感一端通过接触器接入电网，另一端通过预充电二极管整流桥接入到机侧变流器的直流母线端。

所述的预充电二极管整流桥的正负极和机侧变流器直流母线电容的正负极之间分别连接有由接触器和电阻并联构成的选择电路。

本发明为解决上述技术问题还提供了一种风电变流器的CROWBAR电路测试方法，该测试方法的步骤如下：

1）对机侧变流器的直流母线进行充电，并为双馈发电机提供空载励磁电流；

2）设置变流器直流母线电压阈值，当机侧变流器的直流母线电压达到阈值后，启动机侧变流器GSC，使机侧变流器GSC进入空载控制模式；

3）设置触发CROWBAR电路的阈值，判断双馈发电机的转子电流是否大于阈值，如果双馈发电机的转子电流大于阈值，即Ir＞Ir*时，触发CROWBAR电路的开关信号，并将触发CROWBAR电路的信号反馈给机侧变流器；

4）判断机侧变流器是否检验到CROWBAR测试的反馈信号，如果检测到反馈信号，则说明CROWBAR电路能够被正常触发，否则说明CROWBAR电路出现故障，需要检修。

所述的触发CROWBAR电路的阈值Ir*＜|-ψ₁/L_m|，其中ψ₁为双馈发电机定子磁链的大小，L_m为定转子互感。

所述的步骤2）中空载控制模式的控制过程如下：

a.对电网电压信息进行检测，经坐标变换后，获得电压的幅值u_m及相角θ_u；