專利名稱：為風(fēng)力渦輪發(fā)電機優(yōu)化變換器保護的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及風(fēng)力渴輪發(fā)電機，更確切來說涉及用于向負載提 供輸出的風(fēng)力渦輪功率系統(tǒng)的集成故障和人員保護的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
一般來說，風(fēng)力渦輪使用風(fēng)力來發(fā)電。風(fēng)力使得連接到轉(zhuǎn)子的多 個葉片轉(zhuǎn)動。風(fēng)力所致的葉片旋轉(zhuǎn)使得轉(zhuǎn)子的軸旋轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)子連接到
發(fā)電的發(fā)電機。更確切地來說，轉(zhuǎn)子安裝在殼或機艙(nacelle)內(nèi)，殼 或才幾搶定位于構(gòu)架式;荅架(truss tower)或管式i荅架(tubular tower), 構(gòu)架式塔架或管式塔架可以高約100米。公用級風(fēng)力渦輪(例如設(shè)計 來為公用電網(wǎng)提供功率的風(fēng)力渦輪)可能具有大轉(zhuǎn)子(例如直徑為30 米或以上)。這些轉(zhuǎn)子上的葉片將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成驅(qū)動通過齒輪箱以旋轉(zhuǎn) 方式耦合到轉(zhuǎn)子的一個或多個發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)扭矩或旋轉(zhuǎn)力。齒輪箱可 以用于為發(fā)電機加速渦輪轉(zhuǎn)子的固有低轉(zhuǎn)速以高效率地將機械能轉(zhuǎn) 換成提供給公用 網(wǎng)的電能。 一些渦輪利用通過齒輪箱直接耦合到轉(zhuǎn) 子的發(fā)電機?？梢栽谶@些風(fēng)力渦輪中使用多種類型的發(fā)電機。
許多設(shè)備(例如風(fēng)力渦輪)包括功率變換器系統(tǒng)。功率變換器系 統(tǒng)通常用于將輸入電壓(可以是固定頻率交流、可變頻率交流或直流 電)轉(zhuǎn)換到期望的輸出頻率和電壓電平。變換器系統(tǒng)常常包括按某些 頻率開關(guān)以生成期望的變換器出書電壓和頻率的多個功率半導(dǎo)體開 關(guān)，諸如絕緣柵極雙極晶體管(IGBT)、集成對冊極換向晶閘管(IGCT 或GCT)或金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。然后將變 換器輸出電壓提供給多種負載。本文使用的負載理應(yīng)廣義地涵蓋例如
5電動片幾、電網(wǎng)和電阻負載。
為了適應(yīng)風(fēng)電場更大功率的需求，單個風(fēng)力渦輪發(fā)電機越來越多 地在配備更高功率輸出能力。為了適應(yīng)風(fēng)力渦輪發(fā)電機的更高功率輸 出， 一些風(fēng)力渦輪系統(tǒng)配備多個并聯(lián)變換器(也稱為變換器線程
(converter thread))。多個并聯(lián)的變換器也可以提供風(fēng)力變換器中的 優(yōu)點，因為對高可用性和低畸變的需要。
通常，功率變換器系統(tǒng)使用與選通控制(gating control)并聯(lián)的多個 功率變換器橋來擴大功率處理能力。在風(fēng)力渦輪應(yīng)用中，功率變換器 橋常常涉及具有六個功率開關(guān)的三相變換器電路。為了滿足電網(wǎng)側(cè)和 機器側(cè)的功率質(zhì)量需求，此類系統(tǒng)常常使用大且成本昂貴的濾波器來 平滑脈沖寬度調(diào)制的波形。當(dāng)將大且成本昂貴的濾波器最小化時，此 類系統(tǒng)有時由于高諧波分量而導(dǎo)致發(fā)電機/或變壓器以及其它畸變敏 感設(shè)備的過熱。
圖l是采用多個并聯(lián)變換器的典型功率系統(tǒng)的示意框圖。風(fēng)力渦 輪功率系統(tǒng)10配置成向負載21提供功率，負載21可以是電網(wǎng)。發(fā) 電機源14配置成生成AC輸入功率。將AC輸入功率提供給功率變換 器系統(tǒng)20。功率變換器系統(tǒng)20包括變換器20-1至20-N。這些變換器 以并聯(lián)方式耦合，并配置成從發(fā)電4幾源14接收AC輸入功率。功率變 換器系統(tǒng)20配置成將AC輸入功率轉(zhuǎn)換成AC輸出功率。將AC輸出 功率提供給負載21。
出于成本和大小的原因，每個變換器線程利用導(dǎo)體連接到電網(wǎng)和 電廠上的公共點，這些導(dǎo)體常常根據(jù)每個變換器線程的額定值而非系 統(tǒng)額定值來確定尺寸。
變換器控制系統(tǒng)24配置成提供用于功率變換器系統(tǒng)20的操作的 控制信號。變換器控制系統(tǒng)耦合到變換器系統(tǒng)，并配置成根據(jù)預(yù)先設(shè) 計的開關(guān)模式驅(qū)動變換器系統(tǒng)。變換器控制系統(tǒng)提供的預(yù)先設(shè)計的開 關(guān)模式可以支持多個并聯(lián)變換器的同步選通或可以為每個變換器線 程提供交錯方式的控制，該交錯方式的控制具有相位移位選通信號以便因相移開關(guān)波形的抵消而減少總體開關(guān)諧波分量。
圖2是功率變換器系統(tǒng)的一個典型線程的框圖。例如風(fēng)力渦輪實 施例通常包括三相功率變換器系統(tǒng)。變換器20-1表示功率變換器系統(tǒng)
20的一個線程。變換器線程20-l包括用于AC-DC轉(zhuǎn)換的發(fā)電機側(cè)變 換器橋30、 DC鏈路35和用于轉(zhuǎn)換到適合電壓和頻率的DC-AC轉(zhuǎn)換 的負載側(cè)變換器橋40。發(fā)電機轉(zhuǎn)換器橋30可以使用六個半導(dǎo)體功率 開關(guān)45來實現(xiàn)。相似地，負載側(cè)轉(zhuǎn)換器橋40也可以使用六個半導(dǎo)體 功率開關(guān)45來實現(xiàn)。發(fā)電機側(cè)扼流圏50和負載側(cè)扼流圈55可以將 大小確定為使非交錯式或交錯式選通能夠?qū)崿F(xiàn)。
電壓之差，這樣甚至在系統(tǒng)上沒有接地故障的情況下，也產(chǎn)生在變換 器線程之間流動的共模電流。在移位的調(diào)制相位中操作脈寬調(diào)制變換 器可以設(shè)成產(chǎn)生相似的功率傳導(dǎo)電流同時減少兩個變換器經(jīng)由組合 電抗器連接到發(fā)電機或電網(wǎng)時的低頻畸變電流。這樣能夠減少附加的 畸變降低設(shè)備，例如能夠減少被動濾波器、絕緣和導(dǎo)體。但是，雖然 P爭低了凈(變換器線程合的結(jié)果)畸變電流，但是使得單個變換器循 環(huán)電5危更差。
共模電流將在功率變換器線程之間的循環(huán)回路中流動，但是不會 對電網(wǎng)或電廠中的凈電流有任何影響。共模扼流圈60抑制鏈接發(fā)電 機側(cè)變換器和負載側(cè)變換器的高頻(開關(guān)頻率范圍)共模橫向電流。
圖3示出功率變換器系統(tǒng)中的共模電流，其中有n個并聯(lián)變換器 線程(20-1至20-n)連4妻到電網(wǎng)21和風(fēng)力渦^r發(fā)電才幾14。例如，可 能的是，電流可以流進變換器線程Tl—L—Ia 110并流出Tl—G—Ia 115, 然后經(jīng)由變換器線程T2—G—Ia 120和T2—L_Ia 125返回。有此類電流 的回路的許多線程合將不會影響凈電流。但是，這些共模電流以及正
常模式循環(huán)電流使得變換器開關(guān)裝置和其它組件在更接近于熱極限 下工作。
再者，這些共模電流可能導(dǎo)致測量該回路的接地故障電流中的直接誤差，從而使得故障檢測更為困難。。通常，在電流上絕緣的三相 子系統(tǒng)的相位電流之和應(yīng)該為零。但是，對于子系統(tǒng)(例如單個變換 器線程)，發(fā)電機側(cè)和負載側(cè)上的單個變換器線程的共同連接可能因 為共模電流在這些變換器線程之間流動而導(dǎo)致電流的非零和。
不僅該系統(tǒng)不同于更普通的三相系統(tǒng)，因為畸變電流更高，而且 它還不同于三相系統(tǒng)，因為當(dāng)電網(wǎng)側(cè)和發(fā)電機側(cè)電流通過電抗器組合 而不利用變壓器和/或發(fā)電機中的大量附加的絕緣繞組時，相位電網(wǎng)側(cè) 電流之和以及發(fā)電機側(cè)電流均不保證接近零。
基于檢測分辨"常規(guī)"三相正弦波的電流的故障保護需要處理三 相電流的高畸變和非零和。而單個三相變換器線程的保護需要快速故 障4企測、隔離和修復(fù)。
圖4示出用于公用供電應(yīng)用的具有功率變換器系統(tǒng)20的典型風(fēng) 力渦輪功率系統(tǒng)10,包括用于AC-DA轉(zhuǎn)換的三相發(fā)電機側(cè)變換器和 用于變換DC-AC的三相負載(或電網(wǎng))側(cè)變換器，以及介入的DC 鏈路。位于塔架13上的風(fēng)力渦輪發(fā)電機14生成的三相AC功率沿著 塔架的高度經(jīng)由塔架電纜15連接到功率變換設(shè)備和控制，功率變換 設(shè)備和控制一般可以朝塔架13的較低水平12布置，布置在一個或多 個電廠積4成(PPM)級。
多個并聯(lián)變換器線程20-1和20-4設(shè)為適應(yīng)風(fēng)力渦輪發(fā)電機14的 功率變換需求。典型的變換器線程20-l可以包括發(fā)電機側(cè)(AC-DC ) 變換器30、 DC鏈路35和負載側(cè)(DC-AC )變換器40,附有附帶的 充電電路27。在這些變換器部件的發(fā)電機側(cè)上，可以設(shè)置共模濾波器 60以將單個變換器線程之間循環(huán)的共模電流減到最小。發(fā)電機側(cè)濾波 器50和負載側(cè)濾波器55可以設(shè)為減少各自 一側(cè)變換器上的電壓波形 的畸變。在這些部件周圍，線路接觸器60可以提供用于隔離變換器 線程的控制。另外，可以在變換器線程20-l的一端上，一^:在物理上 靠近變換器線程20-1處設(shè)置保險絲保護70。變換器線程20-2、 20-3 和20-4以相似的方式布置。變換器線程.20-1至20-4可以在負載側(cè)上連接到人工操作的電路 斷路器75，電路斷路器75設(shè)在例如風(fēng)力渦輪塔架的基座附近的配電 板80中。人工操作的電路斷路器75可以提供與電網(wǎng)側(cè)功率的隔離以 及在維護期間在配電板80處上鎖掛牌(lockout-tagout)的功能。人工 操作的電路斷路器75還可以提供過電流跳閘(trip)功能。人工操作 的電路斷路器75可以在負載側(cè)上連接到主變壓器85，以便將變換器 功率輸出轉(zhuǎn)換成用于風(fēng)力渦輪所在的風(fēng)電場的公共母線電壓。風(fēng)力渦 輪功率系統(tǒng)10的隔離電路斷路器90還可以設(shè)在風(fēng)力塔架的基座中， 以用于利用過電流跳閘功能和上鎖掛牌功能將風(fēng)力塔架與電網(wǎng)側(cè)功 率隔離。
圖4中先前描述的風(fēng)力渦輪電力輸出的典型結(jié)構(gòu)存在多個缺點， 包括1 )對于來自風(fēng)力渦輪發(fā)電機源5的塔架電纜15缺乏電路保護； 2)發(fā)電機側(cè)變換器電纜入口可能受到電弧閃光(arc flash)損害，沒 有與風(fēng)力渦輪發(fā)電機源5的電路保護，并且必須攀越塔架來施加斷電 來執(zhí)行用于保護發(fā)電機源5的上鎖掛牌措施；3)變換器內(nèi)的接觸器 不提供變換器的隔離；4)負載側(cè)變換器的保險絲保護在可能受故障 中斷干擾的的故障狀況期間潛在地受到高電離電弧影響。5)負載側(cè) 變換器的電纜入口可能受到故障損害；6)發(fā)電機側(cè)和負載側(cè)到配電 板的電纜入口可能受到電弧閃光損害，發(fā)電機側(cè)電纜尺寸可能無法與 電路保護協(xié)調(diào)。以及7)負載側(cè)電纜入口沒有充足地提供無接地故障 電路保護。
因此，需要提供一種結(jié)構(gòu)和方法以用于提供對風(fēng)力渦輪發(fā)電機變 換器系統(tǒng)的保護，其將在具有共模電流的操作的狀況下檢測故障并分 辨故障，并在真實故障狀況期間提供抗災(zāi)難性損害的保護，并且還提 供故障狀況和維護期間的人員保護。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于在故障狀況期間為風(fēng)力渦輪發(fā)電機變換器系統(tǒng)
9提供抗災(zāi)難性損害的保護、以及在這些故障狀況期間和維護期間提供 人員保護的結(jié)構(gòu)和方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，為風(fēng)力渦輪功率系統(tǒng)提供集成的故障和 人員保護系統(tǒng)，風(fēng)力渦輪功率系統(tǒng)從安裝在風(fēng)力渦輪塔架頂上并通過 塔架電纜互連到功率變換器系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪發(fā)電機接收電力，向負載 提供功率輸出，所述功率變換器系統(tǒng)安裝在風(fēng)力渦輪塔架的較低水平 處。該集成的故障和人員保護系統(tǒng)包括配置成生成交流功率輸入的風(fēng) 力渦輪發(fā)電機，以及耦合到該風(fēng)力渦輪發(fā)電機且配置成生成電壓和頻 率輸出功率并向負載提供該輸出功率的功率變換器系統(tǒng)。功率變換器 系統(tǒng)包括具有多個并聯(lián)的發(fā)電機側(cè)變換器的發(fā)電機側(cè)變換器系統(tǒng)，這 些并聯(lián)的發(fā)電機側(cè)變換器各連接到發(fā)電機；以及還包括負載側(cè)變換器 系統(tǒng)，負載側(cè)變換器系統(tǒng)包括多個并聯(lián)的負載側(cè)變換器。每個負載側(cè) 變換器可以與負載互連。
變換器控制系統(tǒng)可以耦合到功率變換器系統(tǒng)，并配置成驅(qū)動功率 變換器系統(tǒng)以減少輸出功率中和交流輸入功率上的諧波分量。主變壓
器可以將功率變換器系統(tǒng)耦合到負載。至少一個電動才A4喿作的電路斷
路器可以適用于將風(fēng)力渦輪發(fā)電機與并聯(lián)的發(fā)電機側(cè)變換器隔離。至 少一個電動機操作的電路斷路器可以適用于將并聯(lián)的負載側(cè)變換器 與負載隔離。可以提供至少一個保險絲以用于提供并聯(lián)的發(fā)電機側(cè)變 換器的發(fā)電機側(cè)的保險絲保護。還可以提供至少一個保險絲以用于提 供并聯(lián)的負載側(cè)變換器的負載側(cè)的保險絲保護?？梢蕴峁└綦x電路斷 路器，其適用于將風(fēng)力渦輪功率系統(tǒng)與負載隔離。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種集成的方法用于為向負載饋送 功率輸出的風(fēng)力渦輪功率系統(tǒng)提供故障和人員保護。此類風(fēng)力渦輪功
率系統(tǒng)可以包括配置成生成交流功率輸入的風(fēng)力渦輪發(fā)電機；耦合到 風(fēng)力渦輪發(fā)電機且配置成生成輸出功率并將輸出功率提供給負載的 功率變換器系統(tǒng)，其中功率變換器系統(tǒng)包括具有多個并聯(lián)的發(fā)電機側(cè) 變換器的發(fā)電機側(cè)變換器系統(tǒng)，這些并聯(lián)的發(fā)電機側(cè)變換器各連接到發(fā)電機，以及還包括具有多個并聯(lián)的負載側(cè)變換器的負載側(cè)變換器系 合到變換器系統(tǒng)并配置成驅(qū)動變換器系統(tǒng)以減少輸出功率中和交流
輸入功率上的諧波分量的變換器控制系統(tǒng)；以及將功率變換器系統(tǒng)耦 合到負載的主變壓器。該方法包括響應(yīng)預(yù)定的故障，利用至少一個電 動機操作的電路斷路器將風(fēng)力渦輪發(fā)電機與并聯(lián)的發(fā)電機側(cè)變換器 隔離；以及響應(yīng)預(yù)定的故障，利用每個并聯(lián)的變換器線程的負載側(cè)和 發(fā)電機側(cè)的電動機操作的電路將并聯(lián)的負載側(cè)變換器與負載隔離。
該方法包括響應(yīng)預(yù)定的故障利用保險絲隔離并聯(lián)的發(fā)電機側(cè)變 換器，以及響應(yīng)預(yù)定的故障利用保險絲隔離并聯(lián)的負載側(cè)變換器。該 方法還包括利用適用于響應(yīng)主變壓器處感測的過電流故障和接地故 障的隔離電路斷路器，將風(fēng)力渦輪功率系統(tǒng)與負載隔離。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供一種集成的故障和人員保護系統(tǒng) 用于向負載饋送功率輸出的風(fēng)力渦輪功率系統(tǒng)。該風(fēng)力渦輪功率系統(tǒng) 可以包括配置成生成交流功率輸入的風(fēng)力渦輪發(fā)電機；耦合到風(fēng)力渦 輪發(fā)電機且配置成生成輸出功率并將輸出功率提供給負載的功率變 換器系統(tǒng)，其中功率變換器系統(tǒng)包括四個變換器線程，在每個變換器 線程中包括發(fā)電機側(cè)變換器和負載側(cè)變換器；以及耦合到變換器系統(tǒng) 并配置成驅(qū)動變換器系統(tǒng)以減少輸出功率中和交流輸入功率上的諧 波分量的變換器控制系統(tǒng)；以及將功率變換器系統(tǒng)耦合到負載的主變 壓器。
該集成的故障和人員保護系統(tǒng)包括適用于將至少 一 個變換器線 程與風(fēng)力渦輪發(fā)電機隔離的至少一個電動機操作的電路斷路器，該至 少 一 個電動機操作的電路斷路器包括根據(jù)來自變換器控制系統(tǒng)的命 令操作的欠電壓跳閘線圈。它還包括適用于將至少一個變換器線程與 負載隔離的至少 一個電動機操作的電路斷路器，該至少 一個電動機操 作的電路斷路器包括根據(jù)來自變換器控制系統(tǒng)的命令操作的欠電壓 跳閘線圏。提供用于向風(fēng)力渦輪功率系統(tǒng)供電的隔離斷路器。該隔離斷路器適用于從保護繼電器提供跳閘功能。保護繼電器適用于對隔離 斷^各器提供遠程跳閘功能，包括接地故障跳閘和瞬間過電流跳閘。
提供多個負載側(cè)保險絲，對應(yīng)于每個變換器線程包括一個負載側(cè) 保險絲。負載側(cè)保險絲設(shè)為遠離變換器線程。還提供多個發(fā)電機側(cè)保 險絲，對應(yīng)于每個變換器線程包括一個發(fā)電機側(cè)保險絲。


當(dāng)參考附圖閱讀下文的詳細描述時，將更好地理解本發(fā)明的這些 和其它特征、方面和優(yōu)點，在所有這些附圖中相似符號表示相似的部
件，其中
圖1示出用于風(fēng)力渦輪應(yīng)用的典型多線程功率變換器系統(tǒng)；
圖2是功率變換器系統(tǒng)的一個典型線程的框圖3示出功率變換器系統(tǒng)中的共模電流，其中有n個并聯(lián)變換器 線程連接到電網(wǎng)和風(fēng)力渦輪發(fā)電機；
圖4示出用于公用供電應(yīng)用的典型功率變換器系統(tǒng)，包括用于 AC-DA轉(zhuǎn)換的三相發(fā)電機側(cè)變換器和用于變換DC-AC的三相負載 (或電網(wǎng))側(cè)變換器；
(包括共模循環(huán)電流)的電路結(jié)構(gòu)；
圖6示出用于通過將接地故障電流的濾波平方與跳閘閾值比較來
避免接地故障電流產(chǎn)生的過熱損害的電路結(jié)構(gòu)，該跳閘閾值設(shè)置為可
接受的接地故障電流水平的平方；
圖7示出分辨線程內(nèi)流向地的故障電流的電路結(jié)構(gòu)；
圖8示出用于集成的故障和人員保護系統(tǒng)的本發(fā)明保護布置的第
一實施例；
圖9示出為每個變換器線程提供一個電動機操作的電路斷路器以 隔離發(fā)電機側(cè)的第二實施例；
圖10示出具有可為每個變換器線程在負載側(cè)提供一個電動機操作的電路斷路器135的本發(fā)明保護布置的又一個實施例；以及
圖11示出使用在各個變換器線程之間以及在主變壓器處感測的 電流差來激活保護跳閘的本發(fā)明保護布置的又一個實施例。
具體實施例方式
本發(fā)明的如下實施例具有許多優(yōu)點，包括先前在現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)下 未保護的在故障狀況期間的抗突難性損害的保護和故障保護分析，還 提供維護期間的人員保護。
在風(fēng)力渦輪功率變換系統(tǒng)中，有兩個主要能量源必須在故障情況 下予以考慮公用電網(wǎng)和風(fēng)力渦輪發(fā)電機。針對這些能量源保護變換 器則是關(guān)鍵任務(wù)。變換器保護還必須以在故障狀況期間在變換器內(nèi)電 弧閃光的情況下保護工作人員的方式進行調(diào)整。在本領(lǐng)域中用于風(fēng)力 渦輪發(fā)電機的多種并聯(lián)變換器中都遇到過電弧閃光情況。
與常規(guī)操作比較，本發(fā)明提供數(shù)據(jù)處理中的改進，其結(jié)合遇到故 障時的多線程變換器系統(tǒng)才喿作的高級分析。這通過與指示想要電流隔 離的子系統(tǒng)內(nèi)的電流路徑的底層故障情況比較更深地了解常規(guī)操作 以及與中斷離開該子系統(tǒng)的電流的可靠機制組合的檢測此電流的部 件，來實現(xiàn)此目的。
當(dāng)來自所有變換器的發(fā)電機側(cè)三相電流相加，并且電流隔離完好 時，主要效應(yīng)源于電容相關(guān)的電流。超過這些電容效應(yīng)(以及小測量 誤差)的電流指示電壓隔離失效，并且可以在因此相同故障隔離部件 未受導(dǎo)電路徑損害的情況下中斷此電流。相似地，只要保持電流隔離， 則三相電網(wǎng)和三相發(fā)電機側(cè)電流之和應(yīng)該保持為'j 、。在檢測到與電容 或測量誤差比較的大電流的情況下，顯示對于一個變換器子系統(tǒng)局部 來說保持電壓隔離的失效。在導(dǎo)電路徑因此相同故障不損害隔離部件 的情況下可以中斷此電流。
雖然可以使用相加(共模)中的誤差來識別絕緣故障，但是單個 電流(正常模式)中的誤差常常涉及對電壓的某個方面失去控制。
13如前文所指示的，多線程分路變換器(產(chǎn)生獨立的瞬時電壓的多
個三相變換器)產(chǎn)生與功率、基波無功(fundamental reactive)、不平衡
和畸變有關(guān)的電流。除此之外，當(dāng)狀況或搮:作改變以及控制{務(wù)改電壓 來重新建立穩(wěn)定狀態(tài)時將發(fā)生或多或少的穩(wěn)定狀態(tài)電流瞬態(tài)。
作為多線程的變換器所固有的共享連接的結(jié)果，保持變化但受控 的電流的控制能力實質(zhì)上^^務(wù)改。此額外的復(fù)雜性的明顯示例是有更 多電流要控制。
可控干擾的響應(yīng)調(diào)用產(chǎn)生電流控制的電壓控制、對于此控制工作 的極限的檢測部件以及用于中斷超出控制器極限的電流的部件。
本發(fā)明提供一種方法，其使用直接并聯(lián)的變換器內(nèi)部的電流傳感 器來檢測非期望的故障電流的流動，并幫助診斷故障源是電纜或電廠 中的內(nèi)部設(shè)備故障、內(nèi)部接地故障還是外部接地故障。檢測此電流的 目的不僅是迫使適合的系統(tǒng)響應(yīng)以在損害可能傳播之前阻止電流流 動，而且?guī)椭鷌貪斷和/或隔離問題的起因以利于維修和/或使單元重新
體上；而且變換器線程內(nèi)部的組件也可能失效。重要的是，當(dāng)發(fā)生故 障或失效時，快速地識別出根源，不僅確定正確的系統(tǒng)動作以阻止損 害傳播，而且利于診斷和及時維修。
如先前描述的，直接并聯(lián)的變換器內(nèi)部的寄生誤差或失效功率設(shè) 備的結(jié)果之一是，可能在系統(tǒng)上沒有接地故障的情況下導(dǎo)致共?；蛄?序列電流。再次參考圖3，接地故障電流通常通過變換器的電廠側(cè)上 的電流之和或電網(wǎng)側(cè)上的電流之和來測量(即GndSigl = Tl—L—Ia + Tl—L—lb + T1_L—Ic或GndSig2 = Tl—G—la + Tl—G—lb + Tl_GJc ),但 是在此情況中，可以見到共模電流掩蔽了信號(GndSigl或GndSig2 ) 的原始內(nèi)容，并最終導(dǎo)致故障。
為了隔離故障的起因以及免于插入額外的電流傳感器，可以通過 測量每個變換器線程20-l、 20-2、 20-n中所有可用電流205、 206、 207 并利用加法器210、211和212將其相加來計算電廠或饋送電廠的電纜中的接地故障電流，如圖5中電路結(jié)構(gòu)200所示?？梢酝ㄟ^進一步利 用加法器220、 225將來自單個變換器線程的相加值215、 216、 277 相加來計算發(fā)電機側(cè)(負載側(cè))的負載(或發(fā)電機)接地故障電流230。 單個線程的每個相加值包括該線程的電流的共模分量，但是以上面的 方式將這些電流相加成總接地故障電流230自動補償可以在每個線程 20-1、 20-2、 20-n中流動的共模電流，并產(chǎn)生指示電廠或其導(dǎo)體的接 地電流的電流爿f言號。
該方法的一個重要方面是，可以在將任何特定變換器線程停止運 行時，通過隔離器221、 222、 223來對該特定變換器線程關(guān)閉該計算， 從而在將某個變換器線程停止運行且該變換器線程的電流信號本身 在誤差中的情況下允許剩余變換器線程的不受阻礙的操作。
但是，以此方式將電流相加掩蔽電流流動的真實路徑，并且當(dāng)發(fā) 生接地故障時，重要的是阻止損害不受阻礙地傳播。為了避免因接地 故障電流而對組件(包括導(dǎo)體)的過熱損害，保護模型通過對接地電 流230取平方235、進行濾波240，并將接地電流的濾波平方值250 利用比較器270與跳閘閾值260比較來限制接地故障電流的熱貢獻， 其中跳閘閾值260設(shè)為可接受的接地故障電流水平的平方265。可以 作為響應(yīng)觸發(fā)接地故障功能280。此閾值水平必須基于分支中的最小
接地故障^r測方案的重要方面之一是電流傳感器誤差對接地電 流的計算的影響?？梢燥@示未相加為零的電流傳感器中的偏移誤差將 導(dǎo)致解釋為接地電流的信號。為了提高接地故障檢測器的靈敏度，可 以在計算接地故障電流中作進一步改良，忽略dc分量并檢測故障中將 流動的ac電流的最可能分量。
電廠(或其導(dǎo)體)中發(fā)生的接地故障將由利用電廠的端電壓調(diào)制 的電壓分量饋送，該端電壓通過系統(tǒng)的預(yù)期運行狀況來影響。例如， 可變的速度系統(tǒng)將通過控制變換器內(nèi)部的功率設(shè)備來調(diào)整電廠的端 電壓的振幅和頻率。可以使用此預(yù)期運行狀況來進一步改良接地電流的計算。
圖6示出提高接地故障計算的靈敏度的電路結(jié)構(gòu)300，具體為用 于具有ac輸出電壓的系統(tǒng)。將變換器的發(fā)電機側(cè)(負載側(cè))的總接地 故障電流230分別與接地故障信號310的同相和正交分量相乘311、 312。然后可以對這些新形成的信號濾波并組合325以形成ac接地故 障信號330?？梢栽俅螌c接地故障信號濾波335，并利用比較器340、 350、 360與閾值設(shè)置345、 355、 365比較，這可以指示兼用于保護和 診斷目的的故障警^艮370、 375和故障i^匕閘380。
上文的接地故障方案可以計算線程電流傳感器的負載側(cè)(發(fā)電機 側(cè))上的接地電流，但是無法分辨流到線程內(nèi)部的地的故障電流。此 電流被先前提到的共模電流掩蔽，并且為了計算內(nèi)部接地故障電流， 必須從信號中去除該共模電流。
通過取電網(wǎng)側(cè)的與電廠側(cè)的共模電流之差(差是為電流定義的參 考方向的結(jié)果)來實現(xiàn)內(nèi)部接地電流的計算，如圖7所示。按如下計 算每個變換器線程內(nèi)部的接地故障電流和共才莫電流下面的附圖可表 示來自示范多線程系統(tǒng)的變換器線程20-l的負載側(cè)電流相位405和發(fā) 電機側(cè)相位電流406。還期望的是，當(dāng)非期望的電流流動時限制變換 器系統(tǒng)的操作并分辨該電流的源。在加法器410中將線路側(cè)相位電流 405相加，并在加法器411中將發(fā)電機側(cè)相位電流相加，從而得到線 路側(cè)共模電流420和發(fā)電機側(cè)共模電流430。在加法器415中將線路 側(cè)共模電流420和發(fā)電機側(cè)共模電流430相加以得到線程內(nèi)部接地故 障電流425。將上面的電流420、 425、 430分別通過濾波器440、 445、 450調(diào)節(jié)。還可以對線程內(nèi)部才妄地故障電流425取平方470并再次對 其濾波475?？梢詫㈦娏?20、 425和430與閾值4及限461、 466和481 比較(462、 467'和483 )。斷言適合的故障491、 492、 493以限制系 統(tǒng)操作并形成診斷信息。在此情況中，執(zhí)行計算，并為每個線程內(nèi)部 的電流斷言各自的故障。
在本發(fā)明中應(yīng)用上面的原理來提供適合的診斷信息、警報和閘，以適于系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備和人員的保護。
本發(fā)明包括多個變換器保護的新方法，從而能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化以 及電弧閃光保護。本發(fā)明的一個方面提供用于具有應(yīng)用于變換器的去 除的部件的協(xié)調(diào)的故障感測，以^_將可用于產(chǎn)生電弧閃光情況的能量 減到最小。本發(fā)明的另一方面是為靠近能量源的保護定位感測并斷開 連接以對系統(tǒng)進行更大的保護。利用變換器控制軟件和硬件以新穎的 方式使用變換器本身的檢測儀器來檢測、識別和隔離故障，并將狀態(tài) 或技術(shù)擴展到目前可用的"接地檢測，，以外。選擇所使用的新穎特定 保護的最佳組合，將組件移到單獨的物理結(jié)構(gòu)中(例如機柜)以增強 保護。對于每個實施例，已仔細研究了在保險絲、電路斷路器和導(dǎo)體 之間的選擇，以便選擇保護并斷開系統(tǒng)的每個區(qū)域的優(yōu)選方法。對于 每個實施例，已研究了例如接地故障的保護感測、快速過電流跳閘、 慢速過電流跳閘和反向功率感測之間的選擇，以便建立感測系統(tǒng)的每 個區(qū)域中的故障的優(yōu)選方法。這些實施例提高了功率變換器系統(tǒng)可靠 性同時降低了成本。
在保護布置的多種實施例中，功能性變換器線程20-1 、 20-2、 20-3 、 20-4組件(AC-DC變換器30、 DC鏈路35、 DC-AC 40、共才莫濾波器 60、發(fā)電機側(cè)濾波器50和負載側(cè)濾波器55)可保持相同。雖然在特 定實施例中，保護組件的物理放置可以標(biāo)識為位于例如電廠機械 (PPM)級的特定位置處，但是，此類組件的物理^C置無需受這些描 述限制。
圖8示出用于集成的故障和人員保護系統(tǒng)5的本發(fā)明保護性布置 的第一優(yōu)選實施例。
在并聯(lián)變換器(線程)20-1至20-4的每一側(cè)上提供有保險絲保 護。在發(fā)電機側(cè)上，保險絲保護提供有與每個變換器線程的發(fā)電機側(cè) 內(nèi)聯(lián)的保險絲145,這些保險絲設(shè)在變換器外殼(enclosure)內(nèi)。相 似地，在負載側(cè)上，保險絲保護提供有對應(yīng)于每個變換器線程20-l至 20-4的保險絲155，其中保險絲155設(shè)在遠離變換器外殼22處。保險絲155離變換器外殼22的遠的位置可以增加在故障狀況期間保險絲 將恰當(dāng)?shù)刂袛嗟母怕?，否則如果保險絲設(shè)在變換器外殼本身內(nèi)，變換 器內(nèi)的電弧閃光可能產(chǎn)生導(dǎo)致保險絲上的電弧的電離氣體。基于相同 的原理，還可以將發(fā)電機側(cè)變換器保險絲145設(shè)在遠離變換器外殼22 處。保險絲保護可以包括半導(dǎo)體保險絲，包括gS級保險絲(才艮據(jù)EN 60269-4標(biāo)準(zhǔn)定義的)，以提供針對所有類型的過載的可靠I2t保護。 通過對變換器的進氣道(airinlet)添加遮蓋(cover)來增強對變換器 線程前面的電弧閃光保護。
在變換器20與發(fā)電機14之間可設(shè)置至少一個電動機操作的斷路 器125。圖8所示的實施例包括為每對變換器線程提供的電動初4喿作 的電路斷路器125。電動機操作的電路斷路器125可以在物理上位于 機搶160中、風(fēng)力渦輪發(fā)電機14的正下方的機頭組件165中，從而 提供最大限度的下游故障保護。備選地，電動機操作的電路斷路器可 以在發(fā)電機14的輸出與發(fā)電機接線進入塔架的位置之間的任何方便 的位置中提供。可以將電動機操作的電路斷路器125的跳閘設(shè)置成協(xié) 調(diào)塔架電纜15的保護?？梢杂蓡蝹€變換器控制系統(tǒng)功能175使電動 機操作的電路斷路器125的欠電壓線圈177跳閘。備選地可以在其它 配置中提供電動機操作的電路斷路器125,例如為每個變換器線程 20-1至20-4提供一個電動機操作的電路斷路器125來隔離發(fā)電機側(cè)， 如圖9所示，或#為用于所有變換器線程的隔離的單個斷路器來提供 電動機操作的電路斷路器125 (未示出)。
可以由位于塔架下方水平12的遠程開關(guān)來使電動機操作的電路 斷路器125跳閘，以提供用于上鎖掛牌保護。另外，可以將風(fēng)力渦輪 發(fā)電機電纜入口區(qū)域構(gòu)造成使電弧閃光的風(fēng)險最小。
在變換器20與負載21之間可設(shè)置至少一個電動機操作的斷路器 135。電動機操作的電路斷路器135可提供變換器20與變換器的負載 側(cè)上的功率的隔離，所述功率來自電網(wǎng)或從同一個風(fēng)電場中的其它風(fēng) 力渦輪功率系統(tǒng)來提供(未示出)。在圖8的實施例中，單個電動機
18操作的電路斷路器135可以為變換器20的負載側(cè)提供隔離?？梢允?選地將該至少一個電動機操作的電路斷路器135設(shè)在對于每個變換器 線程的負載側(cè)保險絲保護的負載側(cè)。在其它布置中，可以為每對變換 器線程提供電動機操作的電路斷路器135 (未示出)。再或者，可以在 每個變換器線程20-1至20-4的負載側(cè)上提供一個電動機操作的電路 斷路器135，如圖IO所示?？梢杂蓡蝹€變換器控制系統(tǒng)功能175使電 動機操作的電路斷路器135的欠電壓線圈177跳閘。
可以在中壓開關(guān)拒(未示出)上提供人工操作的電路斷路器90, 以將風(fēng)力渦輪功率系統(tǒng)10 (包括變換器)與負載21的功率隔離。負 載側(cè)功率可以包括來自電網(wǎng)的功率和來自連接到同 一風(fēng)電場的其它 風(fēng)力渦4侖功率系統(tǒng)的功率?？梢酝ㄟ^保護繼電器使MV開關(guān)拒上的電 路斷路器的欠電壓線圈跳閘。用于主變壓器85上的線路電流的電流 互感器(current transformer) 183和用于主變壓器上到地線的中性點的 電流互感器184可以將電流信號181、 182提供給保護繼電器。使用 來自這些電流互感器的電流信號182、 183，保護繼電器180可以將針 對瞬間過電流和接地故障狀況的跳閘信號190提供給人工操作的電路 斷路器90。而且，保護繼電器180可以是自供電的。
圖11示出使用在各個變換器線程之間以及在主變壓器處感測的 電流差以激活保護跳閘的本發(fā)明保護布置的又一個實施例?？梢栽谥?變壓器85處提供電流互感器183。電流互感器183可以將電流信號 181提供給保護繼電器180,如前文所述。但是，電流互感器還可以 將電流信號181提供給變換器控制系統(tǒng)25 。變換器控制系統(tǒng)25可以 因變換器線程中的高差分電流而提供故障保護，這通過將電流互感器 183測量的單個變換器線程電流189與主變壓器85感測的電流進行比 較來實現(xiàn)。當(dāng)差分電流超過基于工作狀況的預(yù)定極限時，變換器控制 系統(tǒng)可以使變換器的負載側(cè)上的電動機操作的電路斷路器135跳閘， 使變換器20的發(fā)電機側(cè)上的電動機操作的電路斷路器125跳閘，和/ 或使中壓開關(guān)柜電路斷路器90跳閘。備選地，可以由管理監(jiān)^L繼電器(例如180)或由控制機拒內(nèi)的電子組件來比較和測量差分電流。
而且，可以提供備選位置以在系統(tǒng)內(nèi)放置電流互感器。
除了保險絲和電路斷路器保護外，本發(fā)明的另 一方面還結(jié)合對減
緩電弧閃光危害的修改。該修改包括改進電纜連接的遮蓋以將對PDP 外殼的側(cè)面的危害減到最小。還可以對進氣道添加遮蓋以將外殼前端 的電弧閃光危害減到最小。還可以修改PDP內(nèi)的風(fēng)扇通風(fēng)以促進消除 電弧閃光。
對于變換器外殼，還可以對進氣道添加遮蓋以將外殼前端的電弧 閃光危害減到最小。在變換器線程內(nèi)，可以增強通風(fēng)以將外殼前端的 電弧閃光危害減到最小。
還可以通過在電纜與入口組件之間建立分離來將發(fā)電機電纜入 口區(qū)域布置成將電弧閃光的風(fēng)險降到最低。
雖然本文中描述了多種實施例，但是從說明書將認識到，可以進 行本文的部件、變化或改進的多種組合且屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。各部分列表
5.集成的故障和人員保護系統(tǒng) 10.風(fēng)力渦輪發(fā)電機功率系統(tǒng)
12. 塔架較低部分
13. 塔架
14. 風(fēng)力渦輪發(fā)電機
15. 塔架電纜
20. 變換器功率系統(tǒng) 20-1到20-4.變換器線程
21. 負載
22. 變換器外殼
24. 變換器控制系統(tǒng)
25. 主變壓器
26. 變換器控制信號
27. 充電電踏^
30. AC-DC變換器
35. DC鏈路
40. DC-AC變換器
45.半導(dǎo)體設(shè)備
50.發(fā)電機側(cè)濾波器
55.線路側(cè)濾波器
60.共模濾波器
65.變換器線程接觸器
70.保險絲保護
75.人工操作的電路斷路器
80.配電4反
85.主變壓器
90.中壓開關(guān)拒電路斷路器125.發(fā)電機側(cè)的電動機操作的電路斷路器 135.負載側(cè)的電動機操作的電路斷路器 145.發(fā)電才幾側(cè)保險絲 155.負載側(cè)保險絲 160.機艙 165.機頭組件
175. 用于發(fā)電機側(cè)的電動機操作的電路斷路器的跳閘信號
176. 用于負載側(cè)的電動機操作的電路斷路器的跳閘信號
177. uv跳閘
180. 保護繼電器
181. 過電流跳閘4言號
182. 接地故障電流跳閘信號
183. 線路電流傳感器
184. 中性電流傳感器
188. 單個變換器線程內(nèi)的電流傳感器
189. 用于單個變換器線程中的電流的信號
190. 電路斷^^器跳閘信號 195.遠程開關(guān)
205. 線程l (發(fā)電機側(cè)/負載側(cè))相位電流
206. 線程2 (發(fā)電機側(cè)/負載側(cè))相位電流
207. 線程N (發(fā)電機側(cè)/負載側(cè))相位電流
210. 加法器
211. 加法器
212. 加法器
215. 線程1相加的相位電流
216. 線程2相加的相位電流
217. 線程n相加的相位電 流 220.加法器221. 隔離器
222. 隔離器
223. 隔離器
230.發(fā)電機側(cè)(負載側(cè))上的接地故障電流 235.平方功能 240.濾波器
250.濾波的平方的發(fā)電機側(cè)(負載側(cè))接地電流 260.閾值接地故障電流設(shè)置 265.平方功能 270.比較器
280.接地故障警^/告警功能
310. ac角度反饋
311. cos函數(shù)
312. Sin函數(shù) 315.乘法器 320.濾波器
325.平方根組合器
330. ac接地故障信號 335.濾波器 340.比較器 345.閾值設(shè)置 350.比較器 355.閾值設(shè)置 360.比較器 365.閾值設(shè)置 370.接地故障告警 375.接地故障警報 380.故障跳閘405. 負載側(cè)相位電 流
406. 發(fā)電^/L側(cè)相位電 流
410. 加法器
411. 加法器 415.加法器
420.負載側(cè)共才莫電流
425.線程內(nèi)部接地故障電流
430.發(fā)電機側(cè)共才莫電 流
440.濾波器
445.濾波器
450.濾波器
460. 濾波的平方的負載側(cè)共才莫電流
461. 負載側(cè)共模電流閾值極限
462. 比較器
465. 濾波的平方的發(fā)電機側(cè)共模電流
466. 發(fā)電機側(cè)共模電流閾值極限
467. 比較器 470.平方功能 475.濾波器
480. 濾波的平方的接地故障模式電流
481. 接地故障電流閾值極限
482. 平方功能
483. 比較器
491. 負載側(cè)共沖莫電流故障
492. 發(fā)電4幾側(cè)共才莫電流故障
493. 接地故障警才W告警功能。
2權(quán)利要求
1.一種適用于風(fēng)力渦輪功率系統(tǒng)的集成的故障和人員保護系統(tǒng)(5)，所述風(fēng)力渦輪功率系統(tǒng)從安裝在風(fēng)力渦輪塔架(13)頂上并通過塔架電纜(15)互連到功率變換器系統(tǒng)(20)的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(14)接收電力，向負載提供功率輸出，所述功率變換器系統(tǒng)(20)安裝在所述風(fēng)力渦輪塔架的較低水平處(12)，所述系統(tǒng)包括風(fēng)力渦輪發(fā)電機(14)，適用于生成交流功率輸出；功率變換器系統(tǒng)(20)，耦合到所述風(fēng)力渦輪發(fā)電機(14)且適用于生成提供給負載(21)的電壓和頻率功率輸出，其中所述功率變換器系統(tǒng)(20)包括多個并聯(lián)的發(fā)電機側(cè)變換器(30)和多個并聯(lián)的負載側(cè)變換器(40)，每個發(fā)電機側(cè)變換器連接到所述風(fēng)力渦輪發(fā)電機(14)，每個負載側(cè)變換器連接到所述負載(21)；變換器控制系統(tǒng)(25)，耦合到所述功率變換器系統(tǒng)(20)，并適用于驅(qū)動所述功率變換器系統(tǒng)以減少來自所述功率變換器系統(tǒng)的功率輸出中的諧波分量和來自所述風(fēng)力渦輪發(fā)電機(14)的交流功率輸出上的諧波分量；主變壓器(85)，將所述功率變換器系統(tǒng)(20)耦合到所述負載(21)；至少一個電動機操作的電路斷路器(125)，適用于將所述風(fēng)力渦輪發(fā)電機(14)與所述功率變換器系統(tǒng)(20)隔離；至少一個電動機操作的電路斷路器(135)，適用于將所述功率變換器系統(tǒng)(20)與所述負載(21)隔離；至少一個發(fā)電機側(cè)保險絲(145)，用于對所述并聯(lián)的發(fā)電機側(cè)變換器(30)的發(fā)電機側(cè)的保險絲保護；至少一個負載側(cè)保險絲(150)，用于對所述并聯(lián)的負載側(cè)變換器(40)的負載側(cè)的保險絲保護；以及隔離電路斷路器(90)，適用于隔離通過所述主變壓器(85)到所述負載(21)的所述風(fēng)力渦輪功率系統(tǒng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的集成的故障和人員保護系統(tǒng)(5),其中適 用于將所述風(fēng)力渦輪發(fā)電機(14 )與所述并聯(lián)的發(fā)電機側(cè)變換器(30 ) 隔離的所述至少一個電動機操作的電路斷路器(125)在物理上位于 用于所述風(fēng)力渦輪塔架(30)的機搶(160)中。
3. 如權(quán)利要求2所述的集成的故障和人員保護系統(tǒng)(5)，其中適 用于隔離所述風(fēng)力渦輪發(fā)電機(14)的所述至少一個電動機操作的電 路斷路器(125)位于所述風(fēng)力渦輪發(fā)電機(14)下方的機頭組件(165) 中。
4. 如權(quán)利要求2所述的集成的故障和人員保護系統(tǒng)(5 )，其中所 述多個發(fā)電機側(cè)變換器(30)和所述多個負載側(cè)變換器(40)包括 四個線程(20-1、 20-2、 20-3、 20-4)。
5. 如權(quán)利要求4所述的集成的故障和人員保護系統(tǒng)(5)，其中所 述風(fēng)力渦輪發(fā)電機(14)處的所述至少一個電動機操作的電路斷路器(125 )包括與所述多個并聯(lián)的發(fā)電機側(cè)變換器的每個并聯(lián)的發(fā)電 機側(cè)變換器(30)串聯(lián)的電動機操作的電路斷路器(125)。
6. 如權(quán)利要求4所述的集成的故障和人員保護系統(tǒng)(5)，其中所 述風(fēng)力渦輪發(fā)電機(14)處的所述至少一個電動機操作的電路斷路器(125)包括與所述多個并聯(lián)的發(fā)電機側(cè)變換器的兩個并聯(lián)的發(fā)電 機側(cè)變換器(30)串聯(lián)的電動機操作的電路斷路器(125)。
7. 如權(quán)利要求4所述的集成的故障和人員保護系統(tǒng)(5)，其中將 所述風(fēng)力渦輪發(fā)電機(14)處的所述至少一個電動機操作的電路斷路 器(125 )包括根據(jù)來自所述變換器控制系統(tǒng)(25 )的保護命令(175 ) 才喿作的欠電壓跳閘線圏(176)。
8. 如權(quán)利要求1所述的集成的故障和人員保護系統(tǒng)(5)，其中適 用于隔離所述并聯(lián)的負載側(cè)變換器(40)的所述至少一個電動機操作 的電路斷路器(135)包括根據(jù)來自所述變換器控制系統(tǒng)(25)的保護命令操作的欠電壓跳閘線圏(176)。
9. 如權(quán)利要求14所述的集成的故障和人員保護系統(tǒng)(5),其中 所述至少一個電動機操作的電路斷路器包括用于所述并聯(lián)的負載側(cè) 變換器(25)的每一個的電動機操作的電路斷路器(135)。
10. 如權(quán)利要求1所述的將主變壓器(85)耦合到風(fēng)電場系統(tǒng)的 隔離電路斷路器(90),包括含有保護繼電器(180)的電路保護，所 述保護繼電器(180)適用于根據(jù)所述主變壓器(85)的變換器側(cè)上 的接地故障跳閘功能(182)和過電流跳閘功能(183)使所述隔離電 路斷路器(90)跳間。
全文摘要
本發(fā)明名稱為“為風(fēng)力渦輪發(fā)電機優(yōu)化變換器保護”。提供一種用于風(fēng)力渦輪功率系統(tǒng)中的多線程變換器20-1、20-2、20-3、20-4的集成的故障和人員保護系統(tǒng)(5)和方法。該結(jié)構(gòu)和方法提供系統(tǒng)優(yōu)化以及電弧閃光保護。具有去除作用于變換器的功率的部件的故障感測(182)、(183)將可用于產(chǎn)生電弧閃光情況的能量減到最小。將用于保護的感測和診斷設(shè)備(125)、(135)、(145)、(155)設(shè)為靠近能量源以對系統(tǒng)(5)提供更多保護。通過選擇新穎的特定故障隔離設(shè)備的最佳組合，變換器控制(25)檢測、識別并隔離故障。將組件分布成物理分離的以增強保護。
文檔編號H02H7/00GK101635449SQ20091015943
公開日2010年1月27日 申請日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者A·M·克洛多夫斯基, A·M·里特, R·G·沃戈納, S·A·巴克, S·C·弗拉姆, S·W·薩瑟蘭, W·巴頓 申請人:通用電氣公司