一种双馈型风电机组高电压穿越系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种双馈型风电机组高电压穿越系统，属于双馈型风电机组的发 电技术领域。
【背景技术】
[0002] 21世纪，随着世界各国常规化石能源的日益枯竭和节能减排形势的日益严峻，绿 色可再生能源和环保型低碳经济越来越受到重视，风力发电得到迅猛发展。目前，国内风电 装机总量居于世界第一，风力发电对电网的影响已经引起足够重视。
[0003] 电网短路故障会导致风电场并网点电压的跌落，在低电压穿越过程，风电场常采 用投入FC、SVC、SVG等无功补偿装置，由于现有无功补偿装置控制精度较差会引起无功过 剩，进一步导致电压恢复时产生过电压现象。电网故障会给风电机组等风电场电气设备带 来一系列的暂态过程，如过流、低电压、过速等。如果大规模风电机组在电网故障时刻故障 停机，就不能支撑电网电压，进而导致连锁反应从电网解列，对电网的稳定运行造成严重影 响。
[0004] 因此，为了维持电网的安全稳定运行，各国电网部门根据自身实际对风电场 的电力接入提出了严格的技术要求，其中风机的故障穿越能力要求（Grid Fault Ride Through，GFRT)被公认为是最具挑战性的一项重要的技术要求。GFRT (包括LVRT与HVRT) 概念在国外比较普遍，虽然各国叫法和分类有所不同，但各国标准对风电机组GFRT能力的 定义基本一致，其基本内容可概括为：当电力系统事故或扰动引起并网点电压或频率超出 标准允许的正常运行范围时，在一定的电压或频率范围及其持续时间间隔之内，风电机组 能够按照标准要求保证不脱网连续运行，且平稳过渡到正常运行状态的一种能力。目前国 内低压穿越已经在《GBT_19963-2011风电场接入电力系统技术规定》进行了明确规定，但还 没有HVRT的具体标准。国内的冀北电科院提出了一些HVRT标准，并在2014年，针对全功 率机组及双馈机组做了首次的HVRT测试工作，但只是个案测试，未成为行业标准。其最高 要求为机组接入点电压骤升1. 3倍标称值200ms，机组不脱网正常运行。
[0005] 当电网发生故障后，可能导致损坏变流器和风电机组，同时也可能对电网产生功 率冲击，造成电力系统的暂态不稳定，严重时甚至可能导致局部或者系统瘫痪，危害电网中 其他设备造成更严重的损失。因此，当电网故障或者扰动引起风电场并网点的电压不稳定 时，风电机组能够不间断的并网运行对于维持电网的稳定有着重要意义。双馈风电变流器 的网侧直接与电网相连，当电网电压骤升时，电网侧功率无法送出，功率由电网侧流入变流 器，导致直流母线电压快速升高，导致系统故障停机，严重情况下可能因为过电压毁坏功率 器件IGBT。
[0006] 中国专利申请号为201310102599的专利申请文件中公开了一种双馈型风电机组 高电压穿越系统，该系统中的交流crowbar电路连接在双馈电机与du/dt滤波器之间，当双 馈电机的转子输出尖峰电压时，由于没有du/dt滤波器进行滤波，那么，交流crowbar电路 中的IGBT就会承受较大的电压，有可能会损坏该开关元件。 【实用新型内容】
[0007] 本实用新型的目的是提供一种双馈型风电机组高电压穿越系统，用以解决现有的 穿越系统中的交流crowbar电路中的开关元件的两端可能会因为承受较大电压而损坏该 开关元件的问题。
[0008] 为实现上述目的，本实用新型的方案包括一种双馈型风电机组高电压穿越系统， 包括双馈电机、机侧变流器、滤波器和交流crowbar电路，双馈电机的转子通过滤波器连接 机侧变流器，所述交流crowbar电路的交流端连接在滤波器和机侧变流器之间。
[0009] 所述交流crowbar电路包括整流电路、滤波电容和泄放支路，所述整流电路的交 流端连接在所述滤波器和机侧变流器的交流端的连接线路上，所述滤波电容和所述泄放支 路连接在整流电路的直流端；所述泄放支路上串接有泄放电阻和开关元件，所述泄放电阻 与一个续流二极管并联，所述开关元件与一个缓冲电路并联，所述缓冲电路为RCD缓冲电 路。
[0010] 所述开关元件为IGBT。
[0011] 本实用新型提供的高电压穿越系统中，交流crowbar电路的接线位置在机侧变 流器与滤波器之间，也就是说，转子的输出首先经过滤波器的滤波处理后，再输入给交流 crowbar电路，由于事先经过滤波器的滤波处理，如果转子输出有尖峰电压，该尖峰电压就 会被滤波器进行吸收处理，交流crowbar电路中的开关元件的两端就不会承受过大的电 压，防止了开关元件免受损坏，有效保护了开关元件，增长了其使用寿命，投入成本也就相 应地减少了。
【附图说明】
[0012] 图1是双馈型风电机组高电压穿越系统结构示意图；
[0013] 图2是交流crowbar的电路图；
[0014] 图3是直流chopper电路的泄放逻辑图；
[0015] 图4是交流crowbar电路的泄放逻辑图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
[0017] 如图1所示为一种双馈型风电机组高电压穿越系统结构示图，该系统设有转子侧 和直流侧的双重能耗电路，直流侧能耗电路为直流母线chopper电路，并接在直流母线上， 该电路由一个（或者多个）泄放电阻以及一个（或者多个）开关器件组成，开关器件反向并 联一个二极管器件，本实施例中的泄放电阻、开关器件及二极管器件均为一个，开关器件采 用IGBT。转子侧能耗电路为转子侧crowbar电路，该crowbar电路的接线位置在机侧变流器 与du/dt滤波器之间，这样设置能够有效降低crowbar电路中的IGBT两端承受的电压，即 电压Vce，确保故障期间crowbar电路中的相关组成器件的安全，尤其是能够有效防止IGBT 毁坏。在稳态运行期间，交流crowbar电路中的IGBT两端承受的电压Vce为1130V ;在电 网故障期间，Vce电压的最大值为1350V。
[0018] 如图2所示，该crowbar电路包括整流电路，整流电路的交流端连接到机侧变流器 与du/dt滤波器之间的三相交流线路上，crowbar电路的两个直流母线之间连接有电阻R1、 电容Cl和一条泄放支路。该泄放支路上串接有泄放电阻R3和IGBT，泄放电阻R3与续