CN214011368U - 一种双馈变流器直流母线电容容量检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种双馈变流器直流母线电容容量检测装置，主接触器K1一端与电网连接，另一端分别与软启电阻R1、R2、R3连接；软启电阻R1、R2、R3一端与主接触器K1连接，另一端与整流桥输入端连接；整流桥输入端与软启电阻R1、R2、R3连接，输出端与直流母线电容C1连接；直流母线电容C1正极与网侧、机侧变流器的正极直流母线连接，直流母线电容C1负极与网侧、机侧变流器的负极直流母线连接；网侧变流器一端与电网连接，另一端通过直流母线与机侧变流器连接；机侧变流器通过直流母线与网侧变流器连接。本实用新型能及时发现直流母线电容问题并进行更换，提高了双馈变流器运行的稳定性，大大减少了现场运维人员的工作量，提高工作效率。
Description
技术领域
本实用新型属于风力发电机组控制领域，尤其涉及一种双馈变流器直流母线电容容量检测装置。
背景技术
直流母线电容在双馈变流器中的主要作用是：(1)减小开关频率的电流谐波进入电网；(2)吸收急停状态时所有功率开关器件关断下的电机去磁能量；(3)稳定直流母线电压；(4)保护变频器免受电网瞬时峰值冲击。因此，直流母线电容是否健康直接影响到双馈变流器的稳定运行。直流母线电容容量是电容健康状态的一个重要指标，当电容容量衰减到一定程度后，说明电容已不满足双馈变流器的运行要求，需要及时进行更换。但是早期的双馈变流器没有自动检测直流母线电容容量的功能，只能靠现场运维人员携带专业的检测工具到变流器进行检查，耗时费力，已不满足目前智能化风电场的运维要求。
发明内容
为了克服早期双馈变流器没有自动检测直流母线电容容量功能的不足，本实用新型提供了一种双馈变流器直流母线电容容量检测装置，实现双馈变流器的直流母线电容容量自动检测，一旦发现直流母线电容容量衰减超过要求时，变流器能够自动报警，及时提示现场运维人员进行更换，大大提高双馈变流器安全运行的稳定性。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种双馈变流器直流母线电容容量检测装置，所述双馈变流器直流母线电容容量检测装置包括网侧变流器、机侧变流器、整流桥、软启电阻、直流母线电容和主接触器，所述主接触器K1一端与电网连接，另一端分别与软启电阻R1、R2、R3连接；所述软启电阻R1、R2、R3一端与主接触器K1连接，另一端与整流桥输入端连接；所述整流桥输入端与软启电阻R1、R2、R3连接，输出端与直流母线电容C1连接；所述直流母线电容C1正极与网侧、机侧变流器的正极直流母线连接，直流母线电容C1负极与网侧、机侧变流器的负极直流母线连接；所述网侧变流器一端与电网连接，另一端通过直流母线与机侧变流器连接；所述机侧变流器通过直流母线与网侧变流器连接。
双馈变流器启机过程中，主接触器K1先闭合,然后整流桥将电网三相交流电整流成直流电输出给直流母线电容进行预充电,预充电的目的是为了保护直流母线电容，防止双馈变流器突然并网对直流母线电容造成冲击导致直流母线电容损坏。软启电阻用于预充电限流，前端接电网，后端接整流桥。
根据电路原理，直流母线电容的预充电回路可以等效为一阶RC零状态响应电路。根据基本电路公式，可得：
τ＝RC (3)
式(1)～(4)中，U为电网电压，Uc为直流母线电容电压，R为软启电阻阻值，C为电容容量，τ为时间常数，t为预充电时间。
由于直流母线电容的预充电原理和一阶RC零状态响应电路原理类似，并且考虑到软启电阻R1、R2、R3的阻值非常稳定，可以将预充电回路等效为一阶RC电路的零状态响应电路，直流母线电容预充电过程中通过变流器控制器记录预充电时电网电压、软启电阻阻值、预充电时间和预充电母线电压大小，可以反向求解出直流母线电容实际容，并与直流母线电容的额定容量对比。当实际电容容量与额定电容容量比值小于0.8时，则说明电容容量衰减已超高20％，直流母线电容已不满足双馈变流器的运行要求，双馈变流器停机并发出报警信号；当实际电容容量与额定电容容量比值大于0.8时，则说明电容容量衰减没有超高20％，直流母线电容满足变流器运行要求，双馈变流器执行下一步启机操作。
本实用新型的技术构思为：在双馈变流器启机过程中,主接触器K1先闭合,通过整流桥对直流母线电容进行预充电时，将预充电回路等效为一阶RC电路的零状态响应电路，可依据电网电压、软启电阻阻值、预充电时间和预充电母线电压大小，反向求解出直流母线电容实际容量，并与直流母线电容的额定容量对比，进而判断直流母线电容容量是否异常。通过直流母线电容容量检测装置可以实现母线电容容量自动检测，对直流母线电容的健康状态进行实时监测，能够及时发现直流母线电容问题并进行更换，提高了双馈变流器运行的稳定性。同时，大大减少了现场运维人员的工作量，提高工作效率。
本实用新型的有益效果为：能够及时发现直流母线电容问题并进行更换，提高了双馈变流器运行的稳定性，大大减少了现场运维人员的工作量，提高工作效率。
附图说明
图1是双馈变流器直流母线电容预充电回路拓扑图。
图2是一阶RC电路的零状态响应电路图
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参照图1和图2，一种双馈变流器直流母线电容容量检测装置，所述双馈变流器直流母线电容容量检测装置包括网侧变流器、机侧变流器、整流桥、软启电阻、直流母线电容和主接触器，所述主接触器K1一端与电网连接，另一端分别与软启电阻R1、R2、R3连接；所述软启电阻R1、R2、R3一端与主接触器K1连接，另一端与整流桥输入端连接；所述整流桥输入端与软启电阻R1、R2、R3连接，输出端与直流母线电容C1连接；所述直流母线电容C1正极与网侧、机侧变流器的正极直流母线连接，直流母线电容C1负极与网侧、机侧变流器的负极直流母线连接；所述网侧变流器一端与电网连接，另一端通过直流母线与机侧变流器连接；所述机侧变流器通过直流母线与网侧变流器连接。
双馈变流器启机过程中，主接触器K1先闭合,然后整流桥将电网三相交流电整流成直流电输出给直流母线电容进行预充电,预充电的目的是为了保护直流母线电容，防止双馈变流器突然并网对直流母线电容造成冲击导致直流母线电容损坏。软启电阻用于预充电限流，前端接电网，后端接整流桥。
参照图2，根据电路原理,直流母线电容的预充电回路可以等效为一阶RC零状态响应电路。根据基本电路公式，可得：
τ＝RC (3)
式(1)～(4)中，U为直流输入电压，Uc为电容电压，R为软启电阻阻值，C为电容容量，τ为时间常数，t为充电时间。
由于直流母线电容的预充电原理和一阶RC零状态响应电路原理类似，并且考虑到软启电阻R1、R2、R3的阻值非常稳定，可以将预充电回路等效为一阶RC电路的零状态响应电路，直流母线电容预充电过程中通过变流器控制器记录预充电时电网电压、软启电阻阻值、预充电时间和预充电母线电压大小，可以反向求解出直流母线电容实际容，并与直流母线电容的额定容量对比。当实际电容容量与额定电容容量比值小于0.8时，则说明电容容量衰减已超高20％，直流母线电容已不满足双馈变流器的运行要求，双馈变流器停机并发出报警信号；当实际电容容量与额定电容容量比值大于0.8时，则说明电容容量衰减没有超高20％，直流母线电容满足变流器运行要求，双馈变流器执行下一步启机操作。
Claims (1)
1.一种双馈变流器直流母线电容容量检测装置，其特征在于：所述双馈变流器直流母线电容容量检测装置包括网侧变流器、机侧变流器、整流桥、软启电阻、母线电容和主接触器，所述主接触器K1一端与电网连接，另一端分别与软启电阻R1、R2、R3连接；所述软启电阻R1、R2、R3一端与主接触器K1连接，另一端与整流桥输入端连接；所述整流桥输入端与软启电阻R1、R2、R3连接，输出端与直流母线电容C1连接；所述直流母线电容C1正极与网侧、机侧变流器的正极直流母线连接，直流母线电容C1负极与网侧、机侧变流器的负极直流母线连接；所述网侧变流器一端与电网连接，另一端通过直流母线与机侧变流器连接；所述机侧变流器通过直流母线与网侧变流器连接。
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| CN202022435321.8U CN214011368U (zh) | 2020-10-28 | 2020-10-28 | 一种双馈变流器直流母线电容容量检测装置 |
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN214011368U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115792735A (zh) * | 2022-11-28 | 2023-03-14 | 清华大学 | 直流母线电容老化的在线诊断方法、装置、设备及介质 |
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2020
- 2020-10-28 CN CN202022435321.8U patent/CN214011368U/zh active Active
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| CN115792735A (zh) * | 2022-11-28 | 2023-03-14 | 清华大学 | 直流母线电容老化的在线诊断方法、装置、设备及介质 |
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