一種雙饋式風力發(fā)電機及其高電壓穿越裝置和方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及風力發(fā)電技術領域，具體地，設及一種雙饋式風力發(fā)電機及其高電壓 穿越裝置和方法。
【背景技術】
[0002] 隨著電力電子技術和微機控制技術的發(fā)展，雙饋異步發(fā)電機值OUble Fed In化Ction Generator, DFIG)在可再生能源的發(fā)電方式利用中得到了廣泛的應用，特別是 在風力發(fā)電領域，雙饋異步發(fā)電機已成為目前兆瓦級風力發(fā)電機組的主流機型之一。由于 雙饋式風力發(fā)電機的定子直接與電網(wǎng)相連，使得風電機組對電網(wǎng)故障非常敏感；當電網(wǎng)電 壓出現(xiàn)驟升故障時，由于磁鏈不突變，定子磁鏈中會出現(xiàn)直流分量及負序分量（不對稱故 障時才會產(chǎn)生），它們相對高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子會產(chǎn)生一個很大的轉(zhuǎn)差率，所W在轉(zhuǎn)子電路中感 應出較大的暫態(tài)電流，引起轉(zhuǎn)子側(cè)沖擊電流升高，容易導致轉(zhuǎn)子側(cè)變流器損壞威脅轉(zhuǎn)子側(cè) 變流器的安全，導致雙饋風電機組的高電壓穿越能力較弱。
[0003] 目前國內(nèi)外研究機構和高校主要將研究集中在風電機組低電壓穿越特性及相應 控制策略上，運些控制策略分別從改進控制策略和增加硬件設備來實現(xiàn)低電壓穿越的性 能，對于雙饋風機在電網(wǎng)電壓驟升期間的響應特性W及高電壓穿越控制策略還沒有引起充 分的關注。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明實施例的主要目的在于提供一種雙饋式風力發(fā)電機及其高電壓穿越裝置 和方法，W解決現(xiàn)有技術中因電網(wǎng)電壓驟升引起轉(zhuǎn)子感應出較大暫態(tài)電流，導致轉(zhuǎn)子側(cè)變 流器損壞的問題。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供一種雙饋式風力發(fā)電機高電壓穿越裝置， 包括：
[0006] 一阻抗電路，串聯(lián)于雙饋式風力發(fā)電機中雙饋異步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子側(cè)變流器 之間，用于提供一阻抗；
[0007] 一開關電路，并聯(lián)至所述阻抗電路的兩端，該開關電路導通時將所述阻抗電路短 路；
[000引電網(wǎng)電壓檢測裝置，用于檢測所述雙饋式風力發(fā)電機接入電網(wǎng)的電壓變化情況， 當檢測到電網(wǎng)電壓驟升時，觸發(fā)所述開關電路由導通變?yōu)閿嚅_，W使所述阻抗電路導通。
[0009] 相應的，本發(fā)明還提供一種雙饋式風力發(fā)電機高電壓穿越方法，包括：
[0010] 檢測雙饋式風力發(fā)電機接入電網(wǎng)的電壓變化情況； W11] 當檢測到電網(wǎng)電壓驟升時，將一阻抗電路串聯(lián)于所述雙饋式風力發(fā)電機中雙饋異 步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子側(cè)變流器之間W提供一阻抗，W減小電網(wǎng)電壓驟升時轉(zhuǎn)子的感應電 流對所述轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的影響。
[0012] 相應的，本發(fā)明還提供一種雙饋式風力發(fā)電機，包括：
[0013] 一雙饋異步發(fā)電機；
[0014] 一阻抗電路，串聯(lián)于所述雙饋異步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子側(cè)變流器之間，用于提供 一阻抗；
[0015] 一開關電路，并聯(lián)至所述阻抗電路的兩端，該開關電路導通時將所述阻抗電路短 路；
[0016] 電網(wǎng)電壓檢測裝置，用于檢測所述雙饋式風力發(fā)電機接入電網(wǎng)的電壓變化情況， 當檢測到電網(wǎng)電壓驟升時，觸發(fā)所述開關電路由導通變?yōu)閿嚅_，W使所述阻抗電路導通。
[0017] 借助于上述技術方案，本發(fā)明在電網(wǎng)電壓驟升時，向雙饋異步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn) 子側(cè)變流器之間提供一阻抗，W減小電網(wǎng)電壓驟升時轉(zhuǎn)子的感應電流對所述轉(zhuǎn)子側(cè)變流器 的影響，相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明可W有效抑制高電壓穿越時轉(zhuǎn)子側(cè)電流的激增和振蕩，保 護轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的安全運行，提高了雙饋式風力發(fā)電機的高電壓穿越能力，有利于電網(wǎng)穩(wěn) 定運行。
【附圖說明】
[001引為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例描述 中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些 實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可W根據(jù)運些 附圖獲得其他的附圖。
[0019] 圖1是本發(fā)明提供的雙饋式風力發(fā)電機高電壓穿越裝置結(jié)構框圖；
[0020] 圖2是本發(fā)明提供的采用包括一繼電器的開關電路結(jié)構示意圖；
[0021] 圖3是本發(fā)明提供的雙饋式風力發(fā)電機高電壓穿越方法流程示意圖；
[0022] 圖4是本發(fā)明還提供的雙饋式風力發(fā)電機結(jié)構框圖；
[0023] 圖5是本發(fā)明實例1提供的雙饋式風力發(fā)電機結(jié)構示意圖；
[0024] 圖6是本發(fā)明實例1提供的電網(wǎng)電壓驟升時不采取任何措施時轉(zhuǎn)子電流曲線；
[0025] 圖7是本發(fā)明實例1提供的電網(wǎng)電壓驟升時投入阻抗后的轉(zhuǎn)子電流曲線。
【具體實施方式】
[00%] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0027] 在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)：雙饋式風力發(fā)電機在電網(wǎng)電壓驟升時，定子磁鏈會 產(chǎn)生一個直流分量，轉(zhuǎn)子由于高速旋轉(zhuǎn)會感應出一個較大的暫態(tài)電流，威脅轉(zhuǎn)子側(cè)變流器 的安全。為解決該問題，本發(fā)明提供一種雙饋式風力發(fā)電機高電壓穿越裝置，如圖1所示， 包括：
[0028] 一阻抗電路11，串聯(lián)于雙饋式風力發(fā)電機中雙饋異步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子側(cè)變流 器之間，用于提供一阻抗；
[0029] 一開關電路12,并聯(lián)至阻抗電路11的兩端，該開關電路12導通時將阻抗電路11 短路；
[0030] 電網(wǎng)電壓檢測裝置13,用于檢測雙饋式風力發(fā)電機接入電網(wǎng)的電壓變化情況，當 檢測到電網(wǎng)電壓驟升時，觸發(fā)開關電路12由導通變?yōu)閿嚅_，W使阻抗電路11導通。
[0031] 具體的，通過開關電路12與阻抗電路11，本發(fā)明實現(xiàn)了動態(tài)地向雙饋式風力發(fā)電 機的轉(zhuǎn)子側(cè)投入阻抗，即，當電網(wǎng)電壓處于正常值時，開關電路12導通且將阻抗電路11短 路，不影響雙饋風力發(fā)電機組的正常運行，而當電網(wǎng)電壓驟升時，開關電路12斷開，使阻抗 電路11導通并在轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子側(cè)變流器之間提供一阻抗，達到抑制轉(zhuǎn)子側(cè)電流激增和振蕩 的目的，從而減小轉(zhuǎn)子感應的暫態(tài)電流對轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的影響，避免損壞轉(zhuǎn)子側(cè)變流器。
[0032] 實施本發(fā)明時，本發(fā)明對阻抗電路11的【具體實施方式】不作具體限定，可W是任何 由電阻、電感、電容等電子器件組成并能夠提供一阻抗的電路結(jié)構，凡在本發(fā)明的精神和原 則之內(nèi)，阻抗電路11選擇任何形式的電路結(jié)構均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。在一種 較佳的實施例中，阻抗電路11可W由串聯(lián)的電阻、電感組成。
[0033] 實施本發(fā)明時，本發(fā)明對開關電路12的【具體實施方式】不作具體限定，可W是任意 能夠?qū)崿F(xiàn)導通時將阻抗電路11短路運一目的的電路結(jié)構，例如，可采用包含繼電器、高壓 開關、烙斷器等器件的電路結(jié)構，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，開關電路12選擇任何形 式的電路結(jié)構均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。例如，當開關電路12采用包含一烙斷器 的電路結(jié)構時，本發(fā)明可W實施為：當電網(wǎng)電壓驟升時，電網(wǎng)電壓檢測裝置13向烙斷器發(fā) 送一較大電流，W使烙斷器烙斷，進而使開關電路12斷開。
[0034] 考慮到可重復使用、維護方便等需求，在一種較佳的實施例中，如圖2所示，開關 電路12采用包括一繼電器M的電路結(jié)構，繼電器M的動觸點a連接轉(zhuǎn)子，繼電器的常閉觸 點b連接轉(zhuǎn)子側(cè)變流器。該實施例中，當繼電器M收到電網(wǎng)電壓檢測裝置13的觸發(fā)信號時， 繼電器M執(zhí)行動觸點a由常閉觸點b斷開的動作，W使開關電路12斷開，并使阻抗電路11 導通。類似的，繼電器動觸點連接轉(zhuǎn)子側(cè)變流器，繼電器的常閉觸點連接轉(zhuǎn)子，也可W作為 開關電路12的一種實施方式。
[0035] 為達到本發(fā)明的目的，本發(fā)明還提供一種雙饋式風力發(fā)電機高電壓穿越方法，如 圖3所示，該方法包括：
[0036] 步驟SI,檢測雙饋式風力發(fā)電機接入電網(wǎng)的電壓變化情況；
[0037] 步驟S2,當檢測到電網(wǎng)電壓驟升時，將一阻抗電路串聯(lián)于雙饋式風力發(fā)電機中雙 饋異步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子側(cè)變流器之間W提供一阻抗，W減小電網(wǎng)電壓驟升時轉(zhuǎn)子的感 應電流對轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的影響。
[0038] 圖3所示的雙饋式風力發(fā)電機高電壓穿越方法與圖1所示的雙饋式風力發(fā)電機高 電壓穿越裝置基于相同的發(fā)明思想實現(xiàn)，其【具體實施方式】可參照前述對圖1所示裝置的介 紹，此處不再寶述。
[0039] 為達到本發(fā)明的目的，本發(fā)明還提供一種雙饋式風力發(fā)電機，如圖4所示，包括：
[0040] 一雙饋異步發(fā)電機DFIG40 ;
[0041] 一阻抗電路41，串聯(lián)于雙饋異步發(fā)電機40的轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子側(cè)變流器之間，用于提供 一阻抗；
[0042] 一開關電路42,并聯(lián)至阻抗電路41的兩端，該開關電路42導通時將阻抗電路41 短路；
[0043] 電網(wǎng)電壓檢測裝置43,用于檢測雙饋式風力發(fā)電機接入電網(wǎng)的電壓變化情況，當 檢測到電網(wǎng)電壓驟升時，觸發(fā)開關電路42由導通變?yōu)閿嚅_，W使阻抗電路41導通。
[0044] 在一種較佳的實施例中，阻抗電路41包括串聯(lián)的電阻及電感。
[0045] 在一種較佳的實施例中，開關電路42包括一繼電器，繼電器的動觸點連接轉(zhuǎn)子， 繼電器的常閉觸點連接轉(zhuǎn)子側(cè)變流器。
[0046] 在另一種較佳的實施例中，開關電路42包括一繼電器，繼電器的動觸點連接轉(zhuǎn)子 側(cè)變流器，繼電器的常閉觸點連接轉(zhuǎn)子。
[0047] 圖4所示的雙饋式風力發(fā)電機與圖1所示的雙饋式風力發(fā)電機高電壓穿越裝置基 于相同的發(fā)明思想實現(xiàn)，其【具體實施方式】可參照前述對圖1所示裝置的介紹，此處