一种全功率风电变流器系统安全保护装置的制作方法

本技术涉及新能源全功率风电变流器，尤其涉及一种全功率风电变流器系统安全保护装置。

背景技术：

1、现有风电变流器系统中的高压电气系统安全至关重要，变流器在实际工作时会出现电气系统短路、过载、过流引起的高压系统拉弧、烧蚀或者冒烟着火等重大安全事故，给风力发电厂带来巨大损失，也严重干扰了行业发展。

2、目前全功率风电变流器高压电气回路通过断路器及熔断器结合来实现安全防护，断路器可以人为有限次的控制高压回路,也可以主动分断一定的短路故障电流，若短路电流超过断路器的短路分断能力，就可能会断路器炸裂或者着火。高压回路熔断器，在超过额定电流时，随着电流超过电气系统的额定电流，但是达不到熔断器的熔断电流，整个高压回路电流超过承受能力，会出现高压回路及相关器件烧蚀、拉弧甚至冒烟和着火等重大安全事故，所以目前全功率风电变流器高压电气回路仅靠断路器和熔断器仅能保证所有情况下的安全防护，无法避免所有情况下的故障电流保护。

3、现有技术的全功率风电变流器如图1所示，该全功率风电变流器在每个网侧变换器的线路需要逐一设置熔断器，通过一个熔丝保护一个模块，如果一个熔丝功率是300w,三个熔丝合起来需要达到900w功率，因此功率过大，会造成整体温升较大，而且无法电流故障智能检测，当出现故障时会导致时间反应滞后，高压回路中电流异常时，无法准备控制高压回路断开，无法保护高压电气系统安全。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是提出一种全功率风电变流器系统安全保护装置，该全功率风电变流器系统安全保护装置可以在高压回路出现不完全短路但过载电流达不到熔断器的熔断电流时，切断短路电流，保护系统不受短路电流进一步损害，分断短路电流时间更短，有效保护功率器件，功率消耗低，温升较小。

2、为解决上述技术问题，本实用新型提供一种全功率风电变流器系统安全保护装置,包括网侧回路、变压器、机侧回路、智能熔断器及变流控制器，所述网侧回路包括n个并联的网侧变换器、与并联后的网侧变换器串联的网侧开关设备，所述机侧回路包括n个并联的机侧变换器，所述网侧开关设备包括至少一个断路器组成的开关电路，各个所述机侧变换器与对应的网侧变换通过变流器正负母线连接在一起，所述机侧回路的输出端与发电机连接，所述网侧回路输入端与变压器输出端连接，所述变压器的输入端与电网连接；所述智能熔断器设置于所述n个并联的网侧变换器的汇总输入端与所述网侧开关设备输出端之间或者设置于所述n个并联的机侧变换器的汇总输出端与发电机输入端之间，所述变流控制器与所述网侧变换器及机侧变换器连接，所述智能熔断器包括短路故障电流电子测控装置及设置网侧回路或者机侧回路上的并用于当测控到回路电流存在故障风险时对回路进行快速断开的高速开断器；其中，n≥2。

3、优选地，所述网侧回路包括网侧滤波器，所述n个并联的网侧变换器汇总后与所述网侧滤波器串联在一起。

4、优选地，所述机侧回路包括机侧滤波器，所述n个并联的机侧变换器汇总后与所述机侧滤波器串联在一起。

5、优选地，所述智能熔断器还包括灭弧回路，所述灭弧回路包括灭弧熔丝，所述灭弧回路与所述机侧回路或网侧回路上设置高速开断器的线路并联在一起。

6、优选地，所述智能熔断器还包括熔断器控制器，所述熔断器控制器与智能熔断器外部输入电源连接。

7、优选地，所述全功率风电变流器系统安全保护装置还包括风机主控制器，所述风机主控制器与所述变流控制器连接，所述变流控制器与所述智能熔断器连接。

8、采用上述结构之后，全功率风电变流器系统安全保护装置,包括网侧回路、变压器、机侧回路、智能熔断器及变流控制器，所述网侧回路包括n个并联的网侧变换器、与并联后的网侧变换器串联的网侧开关设备，所述机侧回路包括n个并联的机侧变换器，所述网侧开关设备包括至少一个断路器组成的开关电路，各个所述机侧变换器与对应的网侧变换器通过变流器正负母线连接在一起，所述机侧回路的输出端与发电机连接，所述网侧回路输入端与变压器输出端连接，所述变压器输入端与电网连接；所述智能熔断器设置于所述n个并联的网侧变换器的汇总输入端与所述网侧开关设备输出端之间或者设置于所述n个并联的机侧变换器的汇总输出端与发电机输入端之间，所述变流控制器与所述网侧变换器及机侧变换器连接，所述智能熔断器包括短路故障电流电子测控装置及设置于网侧回路或者机侧回路上并用于当测控到回路电流存在故障风险时对回路进行快速断开的高速开断器；该全功率风电变流器系统安全保护装置可以在高压回路出现不完全短路但过载电流达不到熔断器的熔断电流时，切断短路电流，保护系统不受短路电流进一步损害，分断短路电流时间更短，有效保护功率器件，功率消耗低，温升较小。

技术特征：

1.一种全功率风电变流器系统安全保护装置,其特征在于，包括网侧回路、变压器、机侧回路、智能熔断器及变流控制器，所述网侧回路包括n个并联的网侧变换器、与并联后的网侧变换器串联的网侧开关设备，所述机侧回路包括n个并联的机侧变换器，所述网侧开关设备包括至少一个断路器组成的开关电路，各个所述机侧变换器与对应的网侧变换器通过变流器正负母线连接在一起，所述机侧回路的输出端与发电机连接，所述网侧回路输入端与变压器输出端连接，所述变压器输入端与电网连接；所述智能熔断器设置于所述n个并联的网侧变换器的汇总输入端与所述网侧开关设备输出端之间或者设置于所述n个并联的机侧变换器的汇总输出端与发电机输入端之间，所述变流控制器与所述网侧变换器及机侧变换器连接，所述智能熔断器包括短路故障电流电子测控装置及设置于网侧回路或者机侧回路上并用于当测控到回路电流存在故障风险时对回路进行快速断开的高速开断器；其中，n≥2。

2.根据权利要求1所述的全功率风电变流器系统安全保护装置,其特征在于，所述网侧回路包括网侧滤波器，所述n个并联的网侧变换器汇总后与所述网侧滤波器串联在一起。

3.根据权利要求1所述的全功率风电变流器系统安全保护装置,其特征在于，所述机侧回路包括机侧滤波器，所述n个并联的机侧变换器汇总后与所述机侧滤波器串联在一起。

4.根据权利要求1所述的全功率风电变流器系统安全保护装置,其特征在于，所述智能熔断器还包括灭弧回路，所述灭弧回路包括灭弧熔丝，所述灭弧回路与所述机侧回路或网侧回路上设置高速开断器的线路并联在一起。

5.根据权利要求1所述的全功率风电变流器系统安全保护装置,其特征在于，所述智能熔断器还包括熔断器控制器，所述熔断器控制器与智能熔断器外部输入电源连接。

6.根据权利要求1所述的全功率风电变流器系统安全保护装置,其特征在于，所述全功率风电变流器系统安全保护装置还包括风机主控制器，所述风机主控制器与所述变流控制器连接，所述变流控制器与所述智能熔断器连接。

技术总结
本技术公开了一种全功率风电变流器系统安全保护装置,包括网侧回路、变压器、机侧回路、智能熔断器及变流控制器，所述网侧回路包括N个并联的网侧变换器、与并联后的网侧变换器串联的网侧开关设备，机侧回路包括N个并联的机侧变换器，网侧开关设备包括至少一个断路器组成的开关电路，各个机侧变换器与对应的网侧变换器通过变流器正负母线连接在一起，机侧回路的输出端与发电机连接，所述网侧回路输入端与变压器输出端连接，变压器输入端与电网连接；该装置可以在高压回路出现不完全短路但过载电流达不到熔断器的熔断电流时，切断短路电流，保护系统不受短路电流进一步损害，分断短路电流时间更短，有效保护功率器件，功率消耗低，温升较小。

技术研发人员：范孝鹏,周党生,张刚,谢峰,王琰,张武江
受保护的技术使用者：深圳市禾望电气股份有限公司
技术研发日：20230404
技术公布日：2024/1/14