双馈风机变流器Crowbar设计.pdf

求方花楼
DONGFANG TURBINE
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双馈风机变流器 towbar设计
张字1高茜2
(1.东方电气自动控制工程有限公司,四川德阳,618000;2.四川工程职业技术学院电气系,四川德阳,618000)
摘要:为了满足国家电网“低电压穿越功能”的强制性要求,风电机组的核心部件变流器必须要设计保护装置 Crowbar
电路。文章主要结合电压跌落时双馈式风电系统工作过程和工作方式,以1.5MW双绩变流器为例,选择了主要的开关器
件IGBT,设计了其主电路和驱动电路,并对设计结果进行了试验验证。
关键词: Crowbar;IGBT;驱动电路
Crowbar Design for Double-fed Wind Converter
g
Gao Qia
(1. Dongfang Electric Auto-control Engineering Co, Ltd Deyang Sichuan 618000
2. Sichuan Engineering Technical College, Deyang Sichuan 618000)
Abstract To meet the mandatory requirements of national grid low voltage ride-through capability converter as the core part of
wind power unit should be supplied with a Crowbar protection circuit. This paper analyzed the operation process and the working
way of double-fed wind power generation system in case the voltage drops. Taking double-fed converter of 1.5MW as an examp
the main circuit and drive circuit were designed based on IGBT as the main switch and tested the result of this design
Key words: Crowbar, IGBT, driver circuit
子磁链不能跟随定子端电压突变,从而会产生直
1概述
流分量,由于积分量的减小,定子磁链几乎不发
生变化,而转子继续旋转,会产生较大的滑差
随着风力发电装机容量的不断扩大,电力部这样便会引起转子绕组的过电压和过电流。如果
门对风力发电机(或者风场)提出了一系列的要电网出现不对称故障,在定子电压中含负序分量,
求,主要包括:电网频率控制、无功功率和电网而负序分量可以产生很高的滑差,则会使转子过
电压控制、低电压穿越组件主动式 Crowbar以及电电压与过电流的现象更加严重。转子侧电流的迅
能质量控制等,本文主要研究双馈型风力发电机速增加会导致转子励磁变流器直流侧电压升高,
变流器的 Crowbar设计。双馈风力发电系统的结构发电机励磁变流器的电流、有功和无功功率都会
如图1所示。在电网电压瞬间跌落的情况下,定产生振荡"2。
作者简介:张字(1981-),男,毕业于西南交通大学电气工程与自动化专业,现从事风机变流器开发工作。
高茜(1981-),女,毕业于西南科技大学电子信息工程专业,现从事电气化相关工作
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方輪機
DONGFANG TURBINE
定子并网开关
电网
转子侧变流器
增速
DFIG
AC/DC
双馈变流器
du/dt
滤波器
图1双馈式风力发电系统框图
Crowbar
为了保护转子侧变流器,通常在转子侧采用
擺棒电路( Crowbar)对其进行保护,即所谓的
图3IGBT型 Crowbar
棒保护电路。当检测到电网系统故障出现电压跌
(3)带有旁路电阻的 Crowbar电路,如图4
落时,闭锁双馈感应发电机励磁变流器,同时投所示,出现电网电压跌落时,通过功率开关器件
人转子回路的旁路(释能电阻)保护装置,达到将释能电阻连接到转子回路中,这就为电网故障
限制通过励磁变流器的电流和转子绕组过电压的期间所产生的大电流提供了一个旁路,从而达到
作用,以此来维持发电机不脱网运行(此时双馈限制大电流,保护励磁变流器的作用。
感应发电机按感应电动机方式运行)。
目前比较典型的主动式 Crowbar电路有如下几
转子侧变流器
种
DFIG
AC/DC
(1)混合桥型 Crowbar电路,如图2所示,
每个桥臂由控制器件(图示为晶闸管)和二极管
串联而成。
Crowbar
转子侧变流器
AC/DC
图4旁路电阻型 Crowl
总而言之,励磁变流器在电网故障期间,与
电网和转子绕组一直保持连接,因而在故障期间
和故障切除期间,双馈感应发电机都能与电网
起同步运行。当电网故障消除时,关断功率开关,
Crowbar
便可将旁路电阻切除,双馈感应发电机转入正常
行
2 Crowbar单元的详细设计
图2混合桥型 Crowbar
本文以1.5MW双馈变流器作为研究对象,根
(2)IGBT型 Crowbar电路,如图3所示,每据风电场低电压穿越导则要求选择以ICBT作为开
个桥臂由两个二极管串联,直流侧串入一个IGBT关管的 Crowbar电路,系统主电路结构如图5所示
器件和一个释能电阻。
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