一种双馈式风力发电机及其高电压穿越装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及风力发电技术领域，具体地，设及一种双馈式风力发电机及其高电压 穿越装置和方法。
【背景技术】
[0002] 随着电力电子技术和微机控制技术的发展，双馈异步发电机值OUble Fed In化Ction Generator, DFIG)在可再生能源的发电方式利用中得到了广泛的应用，特别是 在风力发电领域，双馈异步发电机已成为目前兆瓦级风力发电机组的主流机型之一。由于 双馈式风力发电机的定子直接与电网相连，使得风电机组对电网故障非常敏感；当电网电 压出现骤升故障时，由于磁链不突变，定子磁链中会出现直流分量及负序分量（不对称故 障时才会产生），它们相对高速旋转的转子会产生一个很大的转差率，所W在转子电路中感 应出较大的暂态电流，引起转子侧冲击电流升高，容易导致转子侧变流器损坏威胁转子侧 变流器的安全，导致双馈风电机组的高电压穿越能力较弱。
[0003] 目前国内外研究机构和高校主要将研究集中在风电机组低电压穿越特性及相应 控制策略上，运些控制策略分别从改进控制策略和增加硬件设备来实现低电压穿越的性 能，对于双馈风机在电网电压骤升期间的响应特性W及高电压穿越控制策略还没有引起充 分的关注。
【发明内容】
[0004] 本发明实施例的主要目的在于提供一种双馈式风力发电机及其高电压穿越装置 和方法，W解决现有技术中因电网电压骤升引起转子感应出较大暂态电流，导致转子侧变 流器损坏的问题。
[0005] 为了实现上述目的，本发明实施例提供一种双馈式风力发电机高电压穿越装置， 包括：
[0006] 一阻抗电路，串联于双馈式风力发电机中双馈异步发电机的转子及转子侧变流器 之间，用于提供一阻抗；
[0007] 一开关电路，并联至所述阻抗电路的两端，该开关电路导通时将所述阻抗电路短 路；
[000引电网电压检测装置，用于检测所述双馈式风力发电机接入电网的电压变化情况， 当检测到电网电压骤升时，触发所述开关电路由导通变为断开，W使所述阻抗电路导通。
[0009] 相应的，本发明还提供一种双馈式风力发电机高电压穿越方法，包括：
[0010] 检测双馈式风力发电机接入电网的电压变化情况； W11] 当检测到电网电压骤升时，将一阻抗电路串联于所述双馈式风力发电机中双馈异 步发电机的转子及转子侧变流器之间W提供一阻抗，W减小电网电压骤升时转子的感应电 流对所述转子侧变流器的影响。
[0012] 相应的，本发明还提供一种双馈式风力发电机，包括：
[0013] 一双馈异步发电机；
[0014] 一阻抗电路，串联于所述双馈异步发电机的转子及转子侧变流器之间，用于提供 一阻抗；
[0015] 一开关电路，并联至所述阻抗电路的两端，该开关电路导通时将所述阻抗电路短 路；
[0016] 电网电压检测装置，用于检测所述双馈式风力发电机接入电网的电压变化情况， 当检测到电网电压骤升时，触发所述开关电路由导通变为断开，W使所述阻抗电路导通。
[0017] 借助于上述技术方案，本发明在电网电压骤升时，向双馈异步发电机的转子及转 子侧变流器之间提供一阻抗，W减小电网电压骤升时转子的感应电流对所述转子侧变流器 的影响，相比于现有技术，本发明可W有效抑制高电压穿越时转子侧电流的激增和振荡，保 护转子侧变流器的安全运行，提高了双馈式风力发电机的高电压穿越能力，有利于电网稳 定运行。
【附图说明】
[001引为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述 中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些 实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可W根据运些 附图获得其他的附图。
[0019] 图1是本发明提供的双馈式风力发电机高电压穿越装置结构框图；
[0020] 图2是本发明提供的采用包括一继电器的开关电路结构示意图；
[0021] 图3是本发明提供的双馈式风力发电机高电压穿越方法流程示意图；
[0022] 图4是本发明还提供的双馈式风力发电机结构框图；
[0023] 图5是本发明实例1提供的双馈式风力发电机结构示意图；
[0024] 图6是本发明实例1提供的电网电压骤升时不采取任何措施时转子电流曲线；
[0025] 图7是本发明实例1提供的电网电压骤升时投入阻抗后的转子电流曲线。
【具体实施方式】
[00%] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027] 在实现本发明的过程中发现：双馈式风力发电机在电网电压骤升时，定子磁链会 产生一个直流分量，转子由于高速旋转会感应出一个较大的暂态电流，威胁转子侧变流器 的安全。为解决该问题，本发明提供一种双馈式风力发电机高电压穿越装置，如图1所示， 包括：
[0028] 一阻抗电路11，串联于双馈式风力发电机中双馈异步发电机的转子及转子侧变流 器之间，用于提供一阻抗；
[0029] 一开关电路12,并联至阻抗电路11的两端，该开关电路12导通时将阻抗电路11 短路；
[0030] 电网电压检测装置13,用于检测双馈式风力发电机接入电网的电压变化情况，当 检测到电网电压骤升时，触发开关电路12由导通变为断开，W使阻抗电路11导通。
[0031] 具体的，通过开关电路12与阻抗电路11，本发明实现了动态地向双馈式风力发电 机的转子侧投入阻抗，即，当电网电压处于正常值时，开关电路12导通且将阻抗电路11短 路，不影响双馈风力发电机组的正常运行，而当电网电压骤升时，开关电路12断开，使阻抗 电路11导通并在转子及转子侧变流器之间提供一阻抗，达到抑制转子侧电流激增和振荡 的目的，从而减小转子感应的暂态电流对转子侧变流器的影响，避免损坏转子侧变流器。
[0032] 实施本发明时，本发明对阻抗电路11的【具体实施方式】不作具体限定，可W是任何 由电阻、电感、电容等电子器件组成并能够提供一阻抗的电路结构，凡在本发明的精神和原 则之内，阻抗电路11选择任何形式的电路结构均应包含在本发明的保护范围之内。在一种 较佳的实施例中，阻抗电路11可W由串联的电阻、电感组成。
[0033] 实施本发明时，本发明对开关电路12的【具体实施方式】不作具体限定，可W是任意 能够实现导通时将阻抗电路11短路运一目的的电路结构，例如，可采用包含继电器、高压 开关、烙断器等器件的电路结构，凡在本发明的精神和原则之内，开关电路12选择任何形 式的电路结构均应包含在本发明的保护范围之内。例如，当开关电路12采用包含一烙断器 的电路结构时，本发明可W实施为：当电网电压骤升时，电网电压检测装置13向烙断器发 送一较大电流，W使烙断器烙断，进而使开关电路12断开。
[0034] 考虑到可重复使用、维护方便等需求，在一种较佳的实施例中，如图2所示，开关 电路12采用包括一继电器M的电路结构，继电器M的动触点a连接转子，继电器的常闭触 点b连接转子侧变流器。该实施例中，当继电器M收到电网电压检测装置13的触发信号时， 继电器M执行动触点a由常闭触点b断开的动作，W使开关电路12断开，并使阻抗电路11 导通。类似的，继电器动触点连接转子侧变流器，继电器的常闭触点连接转子，也可W作为 开关电路12的一种实施方式。
[0035] 为达到本发明的目的，本发明还提供一种双馈式风力发电机高电压穿越方法，如 图3所示，该方法包括：
[0036] 步骤SI,检测双馈式风力发电机接入电网的电压变化情况；
[0037] 步骤S2,当检测到电网电压骤升时，将一阻抗电路串联于双馈式风力发电机中双 馈异步发电机的转子及转子侧变流器之间W提供一阻抗，W减小电网电压骤升时转子的感 应电流对转子侧变流器的影响。
[0038] 图3所示的双馈式风力发电机高电压穿越方法与图1所示的双馈式风力发电机高 电压穿越装置基于相同的发明思想实现，其【具体实施方式】可参照前述对图1所示装置的介 绍，此处不再寶述。
[0039] 为达到本发明的目的，本发明还提供一种双馈式风力发电机，如图4所示，包括：
[0040] 一双馈异步发电机DFIG40 ;
[0041] 一阻抗电路41，串联于双馈异步发电机40的转子及转子侧变流器之间，用于提供 一阻抗；
[0042] 一开关电路42,并联至阻抗电路41的两端，该开关电路42导通时将阻抗电路41 短路；
[0043] 电网电压检测装置43,用于检测双馈式风力发电机接入电网的电压变化情况，当 检测到电网电压骤升时，触发开关电路42由导通变为断开，W使阻抗电路41导通。
[0044] 在一种较佳的实施例中，阻抗电路41包括串联的电阻及电感。
[0045] 在一种较佳的实施例中，开关电路42包括一继电器，继电器的动触点连接转子， 继电器的常闭触点连接转子侧变流器。
[0046] 在另一种较佳的实施例中，开关电路42包括一继电器，继电器的动触点连接转子 侧变流器，继电器的常闭触点连接转子。
[0047] 图4所示的双馈式风力发电机与图1所示的双馈式风力发电机高电压穿越装置基 于相同的发明思想实现，其【具体实施方式】可参照前述对图1所示装置的介绍，此处