[发明专利]一种高低电压穿越保护装置及双馈变流器

说明书

本发明公开了一种高低电压穿越保护装置及双馈变流器，依据针对双馈电机的转子侧的暂态电流分量的灭磁及双馈变流器的直流侧电路的泄能不会同时进行，该装置中的控制模块在电网的电压跌落至电网电压下限值或升高至电网电压上限值时，控制第二可控开关模块导通第一预设时长后关断，从而快速消耗双馈电机的转子侧的暂态电流分量；在经过第一预设时长后若直流侧电路上的第一端与第二端之间的电压大于第一预设安全电压上限时控制第一可控开关模块及第二可控开关模块导通第二预设时长后关断以实现能量消耗。该装置兼具对直流侧电路的泄能及对双馈电机的转子侧的灭磁的功能，相比于现有技术节约了开发成本，增强了双馈变流器的经济实用性。

技术领域

本发明涉及风力发电领域，特别是涉及一种高低电压穿越保护装置及双馈变流器。

背景技术

双馈风力发电机组包括双馈电机和双馈变流器，以将风能转化为电能并将该电能传输至电网。双馈变流器包括依次连接的网侧电路、直流侧电路及转子侧电路，用于对双馈电机转子侧的励磁及电压转换，其中，双馈电机的定子侧与电网连接，转子侧与双馈变流器的转子侧电路连接。在电网电压跌落或突然升高时，双馈电机很有可能脱网从而再次造成对电网的冲击，双馈变流器也很有可能不能稳定工作，因此双馈变流器在设计时还需要具备高低电压穿越保护能力以维持自身稳定工作及支撑电网电压恢复，从而保证其在电网电压跌落或突然升高时向电网发送无功电流以保证双馈电机不脱网并支持电网电压的恢复。

为此，在现有技术中，双馈变流器还包括与双馈电机的转子侧连接的灭磁电路，该灭磁电路包含开关管和灭磁电阻，在电网电压跌落或突然变高时，由于双馈电机的定子和转子包含励磁电感及漏感，其转子侧会出现暂态电流分量，影响双馈变流器稳定工作。为了使得这些暂态电流分量快速消减，灭磁电路中的开关管导通以将灭磁电阻接入，消除该暂态电流分量以使得双馈变流器能够稳定工作。同时，考虑到在电网电压跌落或突然变高时，此时双馈变流器的网侧电路很可能无法稳定工作以将电能回馈给电网来支撑电网电压恢复，很有可能出现双馈变流器的直流侧电路上的电压超过设定的安全电压上限的情况，因此双馈变流器还包括与其直流侧电路连接的泄能电路，该泄能电路包括开关管和泄能电阻，用于泄放直流侧电路中的能量。但是无论是灭磁电阻还是泄能电阻，依据电流的热效应，均要求其在工作过程中能够消耗掉几百千焦的能量，这使得这些电阻的体积都很大且成本很高，因此现有技术中分别针对灭磁电路采用灭磁电阻和针对泄能电路采用泄能电阻的方式会造成双馈变流器的成本过高，经济性较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种高低电压穿越保护装置及双馈变流器，兼具对双馈变流器的直流侧电路的泄能及对双馈电机的转子侧的灭磁的功能，相比于现有技术节约了开发成本，从而降低了双馈变流器的成本，增强了双馈变流器的经济实用性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高低电压穿越保护装置，应用于双馈变流器，所述双馈变流器还包括依次连接的网侧电路、直流侧电路及转子侧电路，所述网侧电路与电网连接，所述转子侧电路与双馈电机的转子侧连接；所述高低电压保护装置包括第一电阻、第一可控开关模块、第二可控开关模块、整流模块及控制模块；

所述第二可控开关模块与所述第一电阻串联且串联后的电路的一端与所述第一可控开关模块的第二端连接，所述串联后的电路的另一端与所述直流侧电路的第一端连接，所述第二可控开关模块的控制端与所述控制模块的第一输出端连接；所述第一可控开关模块的第一端与所述直流侧电路的第二端连接，所述第一可控开关模块的控制端与所述控制模块的第二输出端连接；

所述控制模块用于在所述电网的电压跌落至电网电压下限值或升高至电网电压上限值时控制所述第二可控开关模块导通第一预设时长后关断，在经过第一预设时长后若所述直流侧电路上的第一端与第二端之间的电压大于第一预设安全电压上限时控制所述第一可控开关模块及所述第二可控开关模块导通第二预设时长后关断；

所述整流模块的三相输入端与所述双馈电机的转子侧的三相输出端连接，所述整流模块的输出端与所述串联后的电路连接，用于在所述第二可控开关模块导通时将所述双馈电机的转子侧的三相电接入所述串联后的电路。