[发明专利]一种用于保护永磁电机的方法及永磁风力发电机组

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术，具体涉及一种用于保护永磁电机的方法及永磁风力发电机组。

背景技术

直驱永磁机组和双馈发电机组是两种典型的风力发电机组，而且直驱永磁机组具有能耗低、效率高以及免转子励磁的优点，同时，直驱永磁机组还具有优良的低电压穿越能力，这为电网友好运行以及风电机组的大面积并网提供了良好的基础。因此，相关企业不断地增大了对直驱永磁机组的研究。

众所周知，直驱永磁机组在运行过程中的发热会使永磁体的温度升高，从而导致永磁体性能的下降；而且直驱永磁机组在运行过程中可能出现短路工况，如发电机内部的定子短路或外部变流器的直流母线短路，短路电流产生的退磁场会导致永磁体退磁。当变流器的直流母线发生短路时，短路电流峰值可能大于4000A，此时的退磁场将会导致永磁体发生严重的退磁。

然而，通用的熔断装置也被用于电机的短路防护，但是用于励磁电机的防护以防止电机由于短路造成的热效应和机械冲击故障，且该方法响应速度较慢，响应时间通常需要几百毫秒以上，无法用于保护永磁电机或永磁风力发电机组以防止短路电流对永磁体造成的退磁影响。

因此，目前是通过提高永磁体的矫顽力来防止永磁电机在短路情况下发生退磁，这需要提高永磁体中能提高矫顽力的稀土元素，这就增加了永磁体的成本，从而使得风力发电机的成本上升。

为此，申请人认为有必要提出一种新的保护永磁电机的方法和装置，用以避免短路电流对永磁体造成损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是针对永磁风力发电机组中存在的上述缺陷，提供一种用于保护永磁电机的方法，其可以有效地防止永磁体的退磁，从而提高永磁风力发电机组的安全性能。

为此，本发明还提供一种永磁风力发电机组，其安全性和稳定性高。

解决上述技术问题所采用的技术方案是提供一种用于保护永磁电机的方法，其用于保护永磁电机的永磁体，包括以下步骤：

将所述永磁电机和电网建立电连接；在用于连接永磁电机和电网的电路中串接保护单元；当用于连接所述永磁电机和所述电网的所述电路中出现短路电流时，所述保护单元限制所述永磁电机的短路电流的大小，以避免所述短路电流导致所述永磁电机的永磁体的退磁。

其中，所述保护单元是通过断开短路电流的方式来限制所述永磁电机的所述短路电流的大小。

其中，所述保护单元是通过限制短路电流的峰值来限制所述永磁电机的短路电流的大小。

本发明还提供一种永磁风力发电机组，包括永磁电机、变流器以及变压器，所述永磁电机的输出端与所述变流器的输入端连接，所述变流器的输出端与所述变压器的输入端连接，所述变压器的输出端连接电网，在所述永磁电机的输出端与所述电网之间的电路中设有用于限制所述永磁电机的短路电流大小的保护单元，以避免所述短路电流导致所述永磁电机的永磁体的退磁。

其中，所述保护单元设置在所述永磁电机的输出端与所述变流器的输入端之间，或者设置在所述变流器的输出端与所述变压器的输入端之间，或者设置在所述变压器的输出端与所述电网之间，或设置在所述变流器的转子侧和网侧之间。

其中，在用于连接所述永磁电机与所述变流器的每个回路中均设置一个或多个所述保护单元。

其中，所述保护单元的响应时间小于10ms。

其中，所述保护单元将所述永磁电机的短路电流限制在2000A以下。

其中，所述保护单元为高速开断器，所述高速开断器通过断开短路电流的方式来限制所述永磁电机的短路电流的大小。

其中，其特征在于，所述保护单元为超导限流器，所述超导限流器通过限制短路电流的峰值来限制所述永磁电机的短路电流的大小。

其中，所述超导限流器包括并联的超导部件和限流电阻，当出现短路电流时，所述超导部件失效，所述限流电阻限制所述永磁电机的所述短路电流的大小。

本发明具有以下有益效果：

相对于传统的采用高矫顽力的永磁材料的方式而言，本发明提供的用于保护永磁电机的方法是通过限制永磁电机的短路电流的大小来来控制退磁场的大小，避免短路电流导致永磁电机的永磁体的退磁，可以避免短路电流对发电机组的损害，从而有效地防止永磁体退磁，进而可以提高永磁风力发电机组的安全性。

本发明提供的永磁风力发电机组，在永磁电机的输出端与电网之间串接用于限制永磁电机的短路电流大小的保护单元，从而可以有效地避免短路电流导致永磁电机的永磁体的退磁，进而使永磁风力发电机组的安全性和可靠性提高。

附图说明