一种变流器、其中放电电阻的选型方法及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种变流器及其放电电阻的选型方法，其中变流器包括用于释放母线电压的放电电路，在变流器的正、负母线之间设置中性线并接地，在正母线与中性线形成的正母线放电回路以及负母线与中性线形成的负母线放电回路上分别设有母线支撑电容、接触器和放电电阻。选型方法是通过变流器的额定功率等和理论计算得出的放电电阻值R、电阻平均功率Pav、放电冲击电流imax和放电冲击功率Pmax值选择放电电阻。该选型方法同样应用于直驱型风电机组中。采用中性线接地进行放电回路设计，将正母线与负母线对系统同时进行放电，使原本施加到接触器与放电电阻的母线电压下降，故使接触器和放电电阻选型放宽，在满足变流系统放电要求的情况下降低了系统的生产成本。
【专利说明】-种变流器、其中放电电阻的选型方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及变流器放电电路设计领域，特别是涉及一种变流器的放电电路、该电 路中放电电阻的选型方法及其在直驱型风电机组中的应用。
【背景技术】
[0002] 随着风力发电变流技术的发展，滋生了一种新型的能量转化设备即变流器，变流 器应用的前景广阔，无论在风力发电领域还是其它工业控制领域，都要求变流器具备很好 的可靠性，特别是变流器的放电核心部件--放电电阻的可靠性关乎风力发电设备的安全 运行。在变流器刚脱开电网时，变流器支撑电容的端子间存在一定的高电压，如果变流器中 没有设置放电电阻，若运维人员接触，就会遭受触电危险；如果变流器中设置放电电阻，放 电电阻可以使退出运行状态的电容器接线端子上的剩余电压在较短的时间内（15S)降至 50V以下。但如果放电电阻参数的选择不正确或使用不当会导致支撑电容的使用寿命下降 或导致事故发生。因此，对变流器内部的放电回路设计与电阻选型至关重要。
[0003] 按照变流器的拓扑结构分为三相三线制系统与三相四线制系统，三相三线制系统 中不带有中性线，三相四线制带有中性线。目前，应用于风力发电机组的变流器的拓扑结构 均采用三相三线制系统，为了达到放电要求，三相三线制系统的放电回路需要连接一只放 电电阻，该放电电阻通过接触器连接至正负母线，当风电机组进行维护或故障停机时，通过 放电电阻完成母线电压的释放。但因为放电回路直接连接到正负母线，变流器正常运行时 母线电压约为1050V/DC，变流器故障停机时将1050V/DC母线电压施加到放电回路，因此容 易导致放电回路中的接触器、放电电阻的绝缘不足，从而产生拉弧放电等现象，最终导致接 触器与放电电阻的使用寿命下降，并且此放电回路中需要使用价格昂贵的直流接触器和高 绝缘要求的金属膜电阻，导致系统的高额生产成本。
[0004] 由此可见，上述现有的风力发电机组变流器中放电回路的设计和放电电阻的选型 上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种安全可靠的能使变 流器中正、负母线电压快速释放的变流器及其中放电电阻的选型方法，成为当前业界极需 改进的目标。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种具有能使母线电压快速安全降低的放电电 路的变流器，使变流器中放电电阻和接触器的选型放宽、成本降低，从而克服现有的变流器 中放电电路的不足。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供一种变流器，包括用于释放正、负母线电压的放 电电路，在所述变流器的正、负母线之间设置中性线并接地，在正母线与中性线形成的正母 线放电回路以及负母线与中性线形成的负母线放电回路上分别设有母线支撑电容、接触器 和放电电阻。
[0007] 进一步改进，所述接触器为采用主触点串联的交流接触器。
[0008] 进一步改进，所述放电电阻为波纹放电电阻。
[0009] 本发明还要解决的技术问题是提供一种上述变流器中放电电阻的选型方法，其能 使变流器中放电电阻的选型可靠准确，从而克服现有的变流器中放电电阻选型的不足。 [0010] 为解决上述技术问题，本发明提供一种上述变流器中放电电阻的选型方法，通过 变流器的放电初始电压％、预设的安全电压U。、母线支撑电容的电容量C、降到安全电压的 放电时间预达到平均电流的时间tav和理论计算得出的放电电阻值R、电阻平均功率 Pav、放电冲击电流、放电冲击功率P_值以及结合变流器的额定电压值选择放电电阻，其 中，所述的计算步骤为：
[0011] (1)根据放电初始电压％、预设的安全电压U。、放电时间以及公式
【权利要求】
1. 一种变流器，包括用于释放正、负母线电压的放电电路，其特征在于，在所述变流器 的正、负母线之间设置中性线并接地，在正母线与中性线形成的正母线放电回路以及负母 线与中性线形成的负母线放电回路上分别设有母线支撑电容、接触器和放电电阻。
2. 根据权利要求1所述的变流器，其特征在于，所述接触器为采用主触点串联的交流 接触器。
3. 根据权利要求1所述的变流器，其特征在于，所述放电电阻为波纹放电电阻。
4. 根据权利要求1至3任一项所述的变流器中放电电阻的选型方法，其特征在于，通 过变流器的放电初始电压％、预设的安全电压U。、母线支撑电容的电容量C、降到安全电压 的放电时间t, &、预达到平均电流的时间tav和理论计算得出的放电电阻值R、电阻平均功率 Pav、放电冲击电流、放电冲击功率P_值以及结合变流器的额定电压值选择放电电阻，其 中，所述的计算步骤为：
(1) 根据放电初始电压％、预设的安全电压U。、放电时间以及公式 计算 ( 得出放电时间常数τ ; (2) 再根据放电时间常数τ和所述变流器中母线支撑电容的电容量C以及公式τ = RC，计算得出放电电阻值R; (3) 根据放电初始电压％、放电电阻值R、放电时间常数τ以及公式
，再代入 预达到平均电流的时间tav，计算得到平均电流iav ; (4) 通过平均电流iav和放电电阻值R，计算得出电阻平均功率Pav ; (5) 通过放电初始电压％、放电电阻值R，计算得出放电冲击电流; (6) 通过放电冲击电流、放电电阻值R，计算得出放电冲击功率Ρ_。
5. -种直驱型风电机组中变流器的放电电阻选型方法，其特征在于，如权利要求4所 述的变流器中放电电阻的选型方法。
6. 根据权利要求5所述的放电电阻的选型方法，其特征在于，在得出放电电阻参数后， 还包括通过Matlab仿真确认参数是否正确的步骤。
【文档编号】H02M5/44GK104158409SQ201410442856
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年9月2日 优先权日:2014年9月2日
【发明者】贾红福, 阮景锋 申请人:北京天源科创风电技术有限责任公司