[发明专利]一种提高火电机组辅机变频器高低压穿越能力的方法

说明书

技术领域

本发明属于大功率电力电子技术中的高电压穿越和低电压穿越能力测试领域，特别涉及一种提高火电机组辅机变频器的高、低电压穿越能力的技术方法。

背景技术

通常，大电网中常会发生短路或其他故障引起系统电压的骤升、骤降，若故障点发生在300MW及以上大型火电厂的关键元件，如火电机组的辅机变频器的附近，则有可能导致辅机变频器跳闸，进一步导致停炉致使发电机组发送脱网事件，给处于故障下的电网造成又一次冲击，恶化电力系统的安全稳定水平，给电力系统的安全、稳定运行带来极大威胁。因此，研究一种提高火电机组辅机变频器高、低压穿越能力的技术方法有利于提高整个电网安全稳定水平，避免火电机组不必要的停机，对社会具有重大的经济意义。

目前对于火电机组一类辅机变频器低电压穿越的研究，对提高火电机组一类辅机变频器低电压穿越能力的技术方案主要包括：DC/DC技术支持方案、在线串联不间断电源方案、双电源切换方案以及动态电压恢复器方案等。在线串联不间断电源容量小、转换效率低、保护级别高、投资成本高，若在线串联不间断电源本身发生了故障，直接影响到变频器的正常工作，因而在线串联不间断电源的应用受到了限制。双电源切换方案以及动态电压恢复器方案从变频器的进线侧入手来提高其低电压穿越能力，系统主要由储能模块、逆变模块、检测电路、控制电路等组成。但受其控制算法的复杂度、相对昂贵的价格、较小的容量等方面的影响，双电源切换方案以及动态电压恢复器方案的应用受到了一定的限制。

在火电机组一类辅机变频器高电压穿越的研究方面，我国颁布了《电能质量电压暂升、暂降与短时中断》技术要求规范。规范中明确指出系统电压暂升是指电力系统中某点工频方均根值暂时上升至1.1～1.8p.u.，并在短时持续10ms～1min后恢复正常的现象。有时电网故障会导致电压短时升高，比如电网电压下降导致突然损失负荷，进而引起电压的骤然升高、单相接地故障导致的单相重合闸可引发电网三相不对称高压、电网电压跌落故障清除后的恢复过程中也会因所投入的电容补偿器不能及时退出而引发电网电压的骤升。当电网电压升高到一定值时会导致发电机辅机变频器跳机，若所跳机组为关键辅机，则有可能导致MFT，给电网和发电机组的安全稳定运行带来严重危害。

发明内容

本发明提出一种提高火电机组辅机变频器高低压穿越能力的方法。其中，低电压穿越方法：在电源进线电压跌落时，通过低压穿越电容向变频器中的逆变器提供直流电源支撑。高电压穿越方法：当当变频器进线交流电压急速升高至额定电压水平以上时，以耗能斩波的方式限制电压。由此解决了现有技术中存在的故障发生频繁、设备造价昂贵、算法复杂繁琐、给电网和发电机组的安全稳定运行带来严重危害的技术问题。

本发明采用的技术方案是：一种提高火电机组辅机变频器高低压穿越能力的方法，其特征在于：

1)、低电压穿越方法：在电源进线电压跌落时，通过低压穿越电容向变频器中的逆变器提供直流电源支撑，具体为：

在变频器直流侧配备低压穿越电容，其低压穿越电容的端电压小于变频器直流电压值，变频器直流侧与低压穿越电容之间串联反向二极管；当火电机组辅机变频器进线电压值下降时，低压穿越电容以续流二极管为通道，向逆变器提供直流能量，使变频器在一定的时间内保持稳定运行；

2)、高电压穿越方法：当变频器进线交流电压急速升高至额定电压水平以上时，以耗能斩波的方式限制电压，具体为：在电网母线上设有检测电路，将制动电阻R与负载Rl并联，并通过电子开关S控制制动电阻R的接入和脱离；当母线上的检测电路检测到电网电压因故障而瞬间升高时，电子开关S闭合，使制动电阻R接入运行；当电网电压正常时，电子开关S断开，使制动电阻R退出运行。

所述的1)中，大电容的最高端电压值应小于变频器直流侧母线电压的额定值。

所述的1)中，低压穿越电容容量为0-100μf；将此条件下的低压穿越电容视为线形储能原件，其电容的端电压与放电时间成线形关系。

所述的2)中，检测电路试试检测母线上的直流电压，并与变频器热定直流电压比较达到差值，通过PI控制器，控制电子开关S中IGBT的占空比，从而控制控制电子开关S的通断状态。

本发明的有益效果是：