CN108023470B - 一种双馈发电***用Crowbar保护电路 - Google Patents

一种双馈发电***用Crowbar保护电路 Download PDF

Info

Publication number
CN108023470B
CN108023470B CN201711482583.6A CN201711482583A CN108023470B CN 108023470 B CN108023470 B CN 108023470B CN 201711482583 A CN201711482583 A CN 201711482583A CN 108023470 B CN108023470 B CN 108023470B
Authority
CN
China
Prior art keywords
resistor
igbt
crowbar
bridge arm
arm type
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711482583.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108023470A (zh
Inventor
陈海彬
赵家欣
问虎龙
张春晓
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Ruiyuan Electrical Co ltd
Original Assignee
Renergy Electric Tianjin Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renergy Electric Tianjin Ltd filed Critical Renergy Electric Tianjin Ltd
Priority to CN201711482583.6A priority Critical patent/CN108023470B/zh
Publication of CN108023470A publication Critical patent/CN108023470A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108023470B publication Critical patent/CN108023470B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/34—Snubber circuits
    • H02J3/386—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/34—Snubber circuits
    • H02M1/348—Passive dissipative snubbers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

本发明提供了一种双馈发电***用Crowbar保护电路，包括三相整流桥、半桥臂型IGBT、Crowbar电阻、电阻R1和电容C4，所述三相整流桥的交流侧连接发电机转子绕组，直流侧正端连接Crowbar电阻一端，负端连接半桥臂型IGBT的负端，所述Crowbar电阻另一端与半桥臂型IGBT的AC端连接，所述电阻R1一端与三相整流桥直流侧正端连接，另一端分别与电容C4一端和半桥臂型IGBT的正端连接，所述电容C4另一端与三相整流桥直流侧负端连接。本发明有益效果：能够保证半桥臂型IGBT不会承受高电压，有效对电机转子侧进行Crowbar保护，且结构简单、成本低、可靠性高。

Description

一种双馈发电***用Crowbar保护电路
技术领域
本发明属于双馈发电***电路拓扑技术领域，尤其是涉及一种双馈发电***用Crowbar保护电路。
背景技术
由于双馈风力发电机的定子侧一般都是直接挂接在电网上，因此导致在电网故障时发电机的定子电压会随着电网电压的跌落或升高而跌落或升高，这样会引起双馈感应电机的定子磁链随着定子电压的变化而变化，但是定子磁链是一个连续惯性量，因此在电网出现故障时刻，电压可以突变，但是磁链不可以突变，从而使得定子磁链出现一个暂态的直流分量，此直流分量会导致转子侧出现高压、大电流，这样如果不进行转子逆变器保护的话，会导致转子侧逆变器IGBT出现过电流和过电压损坏器件。所以需要在转子侧增加Crowbar作为保护。
而在现有方式中，一种是采用三相整流桥与晶闸管作为开关管，由于晶闸管是半控型开关器件，不能够带电流关断，从而使得Crowbar一旦触发，转子持续短路状态，机组必须停机，这样不能满足双馈机组穿越故障的需求；
第二种中做法是将晶闸管代替三相整流桥，实现转子短路，此方案中利用交流电路中的过零点来实现Crowbar的关断，但是由于转子电流频率较低，Crowbar关断时机具有不确定性；
第三种做法是采用带反并联二极管的IGBT代替方法二中晶闸管，此方面有效的解决上述两种办法中的不足，并且能够满足双馈机组故障穿越的需求，但是由于需要采用六只IGBT才能完成三相短路开通和短路和关断，IGBT较多，成本较高；
第四种方法是采用三相二极管整流桥与IGBT组成，IGBT作为开关管，由于采用全控型器件IGBT作为开关管，能够很好的解决晶闸管不能关断问题，同时由于采用了单个IGBT，成本大大降低。但是由于Crowbar需要直接连接在转子绕组上，当IGBT在大电流关断时，转子漏感和与转子连接的导线电感产生反向尖峰电压足够使得IGBT过压损坏，所以现有办法是使用一个RC电路在进行能量的吸收，但是由于电阻的加入导致IGBT端电压仍然很高，电阻阻值太小的情况下会导致IGBT开通时，IGBT电流太大从而使得IGBT可能损坏。
由此可见，以上几种现有方式中均存在缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种双馈发电***用Crowbar保护电路，以解决上述问题的不足之处。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种双馈发电***用Crowbar保护电路，包括三相整流桥、半桥臂型IGBT、Crowbar电阻、电阻R1和电容C4，所述三相整流桥的交流侧连接发电机转子绕组，直流侧正端连接至Crowbar电阻的一端，负端连接至半桥臂型IGBT的负端，所述Crowbar电阻的另一端与半桥臂型IGBT的AC端连接，所述电阻R1一端与三相整流桥的直流侧正端连接，另外一端分别与电容C4的一端和半桥臂型IGBT的正端连接，所述电容C4另外一端与三相整流桥的直流侧负端连接。
进一步的，所述半桥臂型IGBT包括串联的上管IGBT和下管IGBT，所述上管IGBT的集电极连接至电阻R1和电容C4相连接的一端，所述下管IGBT的发射极连接至三相整流桥的负端。
进一步的，所述上管IGBT处于关断状态，所述下管IGBT处于开关状态。
进一步的，所述半桥臂型IGBT包括串联的快恢复二极管和下管IGBT，所述快恢复二极管的阴极连接至电阻R1和电容C4相连接的一端，所述下管IGBT的发射极连接至三相整流桥的负端。
进一步的，所述电阻R1为功率型电阻。
进一步的，所述电容C4为低电感薄膜电容。
相对于现有技术，本发明所述的一种双馈发电***用Crowbar保护电路具有以下优势：
本发明所述的双馈发电***用Crowbar保护电路当半桥臂型IGBT的下管IGBT快速关断时，转子绕组上会由于电感电流出现大的反向di/dt，此di/dt会在电感上产生高电压，此高电压会通过阻值较小的Crowbar电阻，经过半桥臂型IGBT的上管IGBT方向并联的二极管流向低电感薄膜电容C4，而不会出现大电流流过功率型电阻R1产生高电压的情况，这样保证了半桥臂型IGBT不会承受高电压；有效对电机转子侧进行Crowbar保护，且结构简单、成本低、可靠性高。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明所述的双馈发电***用Crowbar保护电路原理图；
图2为本发明所述的半桥臂型IGBT的电路结构图；
图3为本发明实施例所述的双馈发电***用Crowbar保护电路结构图；
图4为本发明另一实施例所述的半桥臂型IGBT的电路结构图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，一种双馈发电***用Crowbar保护电路，包括三相整流桥、半桥臂型IGBT、Crowbar电阻、电阻R1和电容C4，所述三相整流桥的交流侧连接发电机转子绕组，直流侧正端连接至Crowbar电阻的一端，负端连接至半桥臂型IGBT的负端，所述Crowbar电阻的另一端与半桥臂型IGBT的AC端连接，所述电阻R1一端与三相整流桥的直流侧正端连接，另外一端分别与电容C4的一端和半桥臂型IGBT的正端连接，所述电容C4另外一端与三相整流桥的直流侧负端连接。
如图3所示，所述半桥臂型IGBT包括串联的上管IGBT和下管IGBT，所述上管IGBT的集电极连接至电阻R1和电容C4相连接的一端，所述下管IGBT的发射极连接至三相整流桥的负端，如图2所示，为半桥臂型IGBT的电路结构图。
所述上管IGBT处于关断状态，所述下管IGBT处于开关状态。
如图4所示，所述半桥臂型IGBT包括串联的快恢复二极管和下管IGBT，所述快恢复二极管的阴极连接至电阻R1和电容C4相连接的一端，所述下管IGBT的发射极连接至三相整流桥的负端。
所述电阻R1为功率型电阻。
所述电容C4为低电感薄膜电容。
所述三相整流桥由三个半桥臂型二极管D1、D2、D3组成，三相整流桥将发电机转子绕组发出的交流电转化成直流电，半桥臂型IGBT的上管IGBT一直处于关断状态，下管IGBT作为开关，当Crowbar触发时，下管IGBT导通，使得三相整流桥的正负端通过Crowbar电阻短接起来，从而消耗发电机转子传输过来的能量，同时由于功率型电阻R1与低电感薄膜电容C4串联后并接在三相整流桥的正负端，所以Crowbar电阻短接直流正负端时也会将低电感薄膜电容C4中储存的电能释放出来，而半桥臂型IGBT的上管IGBT一直处于关断状态，与此IGBT并联的二极管是处于反向截止状态的，所以低电感薄膜电容C4是通过功率型电阻R1和Crowbar电阻放电，由于Crowbar电阻一般选择为极小的数值，所以功率型电阻R1起主要的限流作用。当半桥臂型IGBT的下管IGBT快速关断时，转子绕组上会由于电感电流出现大的反向di/dt，此di/dt会在电感上产生高电压，此高电压会通过阻值较小的Crowbar电阻，经过半桥臂型IGBT的上管IGBT方向并联的二极管流向低电感薄膜电容C4，而不会出现大电流流过功率型电阻R1产生高电压的情况。这样保证了半桥臂型IGBT不会承受高电压。
另一实施例中，如图4所示，由于半桥臂型IGBT的上管IGBT一直处于关断状态，所以可以去掉，将半桥臂型IGBT的上管IGBT去掉，只保留快恢复二极管即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种双馈发电***用Crowbar保护电路，其特征在于：包括三相整流桥、半桥臂型IGBT、Crowbar电阻、电阻R1和电容C4，所述三相整流桥的交流侧连接发电机转子绕组，直流侧正端连接至Crowbar电阻的一端，负端连接至半桥臂型IGBT的负端，所述Crowbar电阻的另一端与半桥臂型IGBT的AC端连接，所述电阻R1一端与三相整流桥的直流侧正端连接，另外一端分别与电容C4的一端和半桥臂型IGBT的正端连接，所述电容C4另外一端与三相整流桥的直流侧负端连接；
所述半桥臂型IGBT包括串联的上管IGBT和下管IGBT，所述上管IGBT的集电极连接至电阻R1和电容C4相连接的一端，所述下管IGBT的发射极连接至三相整流桥的负端；
所述上管IGBT处于关断状态，所述下管IGBT处于开关状态；
所述电阻R1为功率型电阻；
所述电容C4为低电感薄膜电容；
当半桥臂型IGBT的下管IGBT快速关断时，转子绕组上会由于电感电流出现大的反向di/dt，此di/dt会在电感上产生高电压，此高电压会通过阻值较小的Crowbar电阻，经过半桥臂型IGBT的上管IGBT方向并联的二极管流向低电感薄膜电容C4，而不会出现大电流流过功率型电阻R1产生高电压的情况。
2.根据权利要求1所述的一种双馈发电***用Crowbar保护电路，其特征在于：所述半桥臂型IGBT包括串联的快恢复二极管和下管IGBT，所述快恢复二极管的阴极连接至电阻R1和电容C4相连接的一端，所述下管IGBT的发射极连接至三相整流桥的负端。
CN201711482583.6A 2017-12-29 2017-12-29 一种双馈发电***用Crowbar保护电路 Active CN108023470B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711482583.6A CN108023470B (zh) 2017-12-29 2017-12-29 一种双馈发电***用Crowbar保护电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711482583.6A CN108023470B (zh) 2017-12-29 2017-12-29 一种双馈发电***用Crowbar保护电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108023470A CN108023470A (zh) 2018-05-11
CN108023470B true CN108023470B (zh) 2020-11-10

Family

ID=62071049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711482583.6A Active CN108023470B (zh) 2017-12-29 2017-12-29 一种双馈发电***用Crowbar保护电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108023470B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102324755A (zh) * 2011-10-11 2012-01-18 中国矿业大学 双馈风力发电***的低电压穿越控制方法及装置
CN203675025U (zh) * 2014-01-13 2014-06-25 天津大学 一种风电机组撬棒保护电路
CN105186559A (zh) * 2015-08-31 2015-12-23 国家电网公司 一种双馈风力发电机组低电压穿越电路及其控制方法
CN205070452U (zh) * 2015-07-13 2016-03-02 国家电网公司 一种双馈型风电机组高电压穿越***
CN207853750U (zh) * 2017-12-29 2018-09-11 天津瑞能电气有限公司 一种双馈发电***用Crowbar保护电路

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102324755A (zh) * 2011-10-11 2012-01-18 中国矿业大学 双馈风力发电***的低电压穿越控制方法及装置
CN203675025U (zh) * 2014-01-13 2014-06-25 天津大学 一种风电机组撬棒保护电路
CN205070452U (zh) * 2015-07-13 2016-03-02 国家电网公司 一种双馈型风电机组高电压穿越***
CN105186559A (zh) * 2015-08-31 2015-12-23 国家电网公司 一种双馈风力发电机组低电压穿越电路及其控制方法
CN207853750U (zh) * 2017-12-29 2018-09-11 天津瑞能电气有限公司 一种双馈发电***用Crowbar保护电路

Also Published As

Publication number Publication date
CN108023470A (zh) 2018-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8120885B2 (en) Circuit for use with energy converter
US8786119B2 (en) Electric generator control system and method
EP2562924A2 (en) DC chopper and DC chopping method for doubly fed induction generator system
US8971070B2 (en) Interface arrangement between AC and DC systems for reliable opening of the circuit breaker in time
WO2011015105A1 (zh) 双馈型感应发电机的穿越电网故障的保护装置和保护方法
CN104009497B (zh) 一种风电机组低电压穿越和有源滤波补偿装置及切换方法
CN101609992A (zh) 低压穿越型双馈风力发电机变流器
CN101917156B (zh) 应对电网电压短时间跌落的风力发电机组防护方法及装置
CN106024497B (zh) 一种高短路关断直流断路器用辅助电路及其控制方法
CN102315651B (zh) 撬棒电路及双馈型感应发电机穿越电网故障的装置及方法
Garcés et al. High frequency wind energy conversion from the ocean
CN102255298B (zh) 一种电力电子故障限流器
CN108023470B (zh) 一种双馈发电***用Crowbar保护电路
CN207853750U (zh) 一种双馈发电***用Crowbar保护电路
CN201466745U (zh) 低压穿越型双馈风力发电机变频器
CN206727663U (zh) 改进的单相桥式故障限流器的低电压穿越***
CN105244915B (zh) 一种双馈风电变流器低电压穿越用Crowbar电路
CN211089129U (zh) 一种暂态电能质量问题模拟***
CN213151921U (zh) Crowbar电路、装置和电机
CN202334292U (zh) 直驱风电变流器直流卸荷电路
CN201766546U (zh) 一种应对电网电压短时间跌落的风力发电机组防护装置
WO2024145991A1 (zh) 一种开关模块、开关阀串及控制方法
CN202759223U (zh) 一种双馈风力发电机变流器Crowbar保护装置
CN210041319U (zh) 电力传输***和风力发电***
Ma et al. Characteristics analysis and loss optimization of the turn-on clamp circuit for IGCT based DC transformer

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230714

Address after: No. 100, Hangtian Road, Tianjin Pilot Free Trade Zone (Airport Economic Zone), Binhai, Tianjin 300450

Patentee after: TIANJIN RUIYUAN ELECTRICAL Co.,Ltd.

Address before: No.1 Xinghua No.7 Branch Road, economic development zone, Xiqing District, Tianjin

Patentee before: Tianjin Ruineng electric Co.,LTD.

TR01 Transfer of patent right