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適用于低壓穿越的風(fēng)電變流器的供電系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:7368113閱讀:146來源:國知局
適用于低壓穿越的風(fēng)電變流器的供電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及適用于低壓穿越的風(fēng)電變流器的供電系統(tǒng),包括交流供電電源,該交流供電電源連接并網(wǎng)側(cè),并通過橋式整流模塊連接接觸器線包和控制系統(tǒng),還包括直流供電電源,該直流供電電源連接風(fēng)電變流器直流側(cè),并通過一個DC/DC變換器連接接觸器線包和控制系統(tǒng);本實(shí)用新型采用交直流冗余供電的方式,且將控制系統(tǒng)和接觸器線包分別供電,解決了現(xiàn)有技術(shù)中電網(wǎng)發(fā)生低壓穿越故障時接觸器線包失電脫網(wǎng)的問題。
【專利說明】適用于低壓穿越的風(fēng)電變流器的供電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種適用于低壓穿越要求的風(fēng)電變流器的供電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來,風(fēng)力發(fā)電行業(yè)迅速發(fā)展壯大。為保持風(fēng)力發(fā)電行業(yè)良性發(fā)展,避免污染電網(wǎng)甚至損害用電設(shè)備,市場對風(fēng)力發(fā)電的核心部件一風(fēng)電變流器提出了嚴(yán)格的要求:要具備低電壓穿越功能。即在電網(wǎng)發(fā)生低電壓穿越故障時,風(fēng)電變流器不僅不能脫網(wǎng),還要向電網(wǎng)提供無功支撐,以幫助電網(wǎng)盡快恢復(fù),標(biāo)準(zhǔn)如圖1所示。
[0003]但目前風(fēng)電變流器控制系統(tǒng)供電方案在電網(wǎng)低電壓穿越時存在如下2個問題:
[0004]I)系統(tǒng)發(fā)生低電壓穿越時,電網(wǎng)電壓跌落,傳統(tǒng)內(nèi)取電模式(即通過電網(wǎng)側(cè)取電)在跌落時間段內(nèi)失電,無法滿足低電壓穿越下風(fēng)電變流器控制系統(tǒng)供電要求;
[0005]2)系統(tǒng)發(fā)生低電壓穿越時,電網(wǎng)電壓跌落,接觸器線包失電,會造成接觸器主觸點(diǎn)斷開而脫網(wǎng)。
[0006]針對風(fēng)電變流器控制系統(tǒng)及接觸器低電壓穿越下的供電要求,可以考慮從風(fēng)電變流器直流母線側(cè)取電,組成交直流冗余供電系統(tǒng)。但即使采用這種模式仍存在一個問題:接觸器線包的供電問題。
[0007]接觸器線包為感性負(fù)載,其吸合時功率很大,但維持吸合時功率很小,吸合及維持損耗比例高達(dá)100:1,舉1500kW風(fēng)電變流器用ABB接觸器AF1350為例,其吸合瞬間功率可達(dá)1900VA,但維持功耗僅需17W,這種特殊的負(fù)載情況給控制系統(tǒng)供電回路的設(shè)計帶來了困擾,如果前端直流電源功率小,則可能正常工作情況下接觸器無法吸合啟動或者即使接觸器可以吸合,但造成供電電壓波動太大,影響接觸器吸合瞬間控制系統(tǒng)的正常工作,如果因?yàn)榻佑|器吸合功率前端直流電源選的很大,穩(wěn)態(tài)時功率需求卻很小,會造成成本浪費(fèi)。
[0008]綜上,從實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā),風(fēng)電變流器控制系統(tǒng)供電方案除需要滿足低電壓穿越時供電需求外,還要考慮交流及直流取電的配置組合模式,保證可靠性及經(jīng)濟(jì)性。基于此,急需一種高效且適用于低電壓穿越要求的冗余供電方式。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]本實(shí)用新型的目的是提供一種適用于低壓穿越的風(fēng)電變流器的供電系統(tǒng),以解決電網(wǎng)發(fā)生低電壓穿越故障時接觸器線包失電脫網(wǎng)的問題。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型的適用于低壓穿越的風(fēng)電變流器的供電系統(tǒng)包括交流供電電源,該交流供電電源連接并網(wǎng)側(cè),并通過橋式整流模塊連接接觸器線包和控制系統(tǒng),還包括直流供電電源,該直流供電電源連接風(fēng)電變流器直流側(cè),并通過一個DC/DC變換器連接接觸器線包和控制系統(tǒng)。
[0011]所述交流供電電源通過第一橋式整流模塊連接到控制系統(tǒng),并通過第二橋式整流模塊連接到接觸器線包。
[0012]所述控制系統(tǒng)與所述接觸器線包的直流供電母線上還串接有限流電阻,該限流電阻的一端連接所述控制系統(tǒng)的正極,另一端連接所述接觸器線包的正極。
[0013]所述第一橋式整流模塊的正負(fù)直流輸出端并聯(lián)有濾波電容,所述第二橋式整流模塊的正負(fù)直流輸出端并聯(lián)有儲能電容。
[0014]所述交流供電電源的輸出電壓大于直流供電電源的輸出電壓。
[0015]本實(shí)用新型的適用于低壓穿越的風(fēng)電變流器的供電系統(tǒng)能夠產(chǎn)生以下有益效果:
[0016]I)對風(fēng)電變流器的控制系統(tǒng)和接觸器線包分別供電,避免了由于接觸器線包上電吸合功率大引起供電母線波動對變流器控制系統(tǒng)的供電產(chǎn)生影響;
[0017]2)采用交直流冗余供電的方式,由于電網(wǎng)側(cè)交流電主要通過變壓器轉(zhuǎn)變而來,帶載能力強(qiáng),因此在接觸器線包上電吸合時主要從交流處取電,在接觸器線包供電母線上設(shè)有電容用于儲能,同時并入直流電源,待低電壓穿越交流側(cè)失電時,控制系統(tǒng)和接觸器線包轉(zhuǎn)由直流電源供電,由于接觸器線包保持功率很小,可以最大程度的減小直流電源的功率需求,減小系統(tǒng)成本;
[0018]3)系統(tǒng)接觸器線包和控制系統(tǒng)之間的供電母線上設(shè)有限流電阻,使接觸器線包吸合時主要功率由交流側(cè)提供,直流電源只起到輔助支撐作用,在接觸器線包吸合瞬間,系統(tǒng)供電更加穩(wěn)定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是電網(wǎng)發(fā)生低壓穿越故障時的電網(wǎng)電壓變化曲線圖;
[0020]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路原理圖;
[0021]圖3是接觸器線包上電吸合控制系統(tǒng)母線電壓波形圖;
[0022]圖4是交流側(cè)失電時控制系統(tǒng)母線電壓波形圖;
[0023]圖5是交流側(cè)電壓恢復(fù)時控制系統(tǒng)母線電壓波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖2所示,適用于低壓穿越的風(fēng)電變流器的供電系統(tǒng)包括DC/DC變換器、限流電阻R、整流橋DBl、整流橋DB2、接觸器開關(guān)QS、電容Cl、電容C2、交流供電電源和直流供電電源。
[0025]由于接觸器線包上電吸合功率很大,如果將控制系統(tǒng)與接觸器線包供電共用一個供電母線,則接觸器線包上電時功率過大會引起母線波動而影響控制系統(tǒng)供電,本風(fēng)電變流器的供電系統(tǒng)將接觸器線包和控制系統(tǒng)分別供電;同時,為防止接觸器線包在低壓穿越時斷開,采用交直流冗余供電方式,主要由電網(wǎng)側(cè)的交流電供電,直流電源起輔助支撐的作用。
[0026]供電系統(tǒng)的直流母線側(cè)輸出通過一個DC/DC變換器,輸出電壓為V2,輸出功率為控制系統(tǒng)加接觸器線包維持吸合功率即可;電網(wǎng)側(cè)分別通過第一整流橋DB1、第二整流橋DB2給控制系統(tǒng)及接觸器線包供電,輸出電壓為VI,考慮到對供電紋波的要求,整流橋DBl輸出并入濾波電容C2 ;為防止接觸器線包吸合時影響控制系統(tǒng)供電,在兩個供電母線之間串入限流電阻R ;在接觸器線包的交流供電母線之間并有電容Cl用于儲能,同時還有直流電源為其供電,以防止接觸器線包上電吸合時電壓跌落過多導(dǎo)致接觸器斷開;交流側(cè)第一整流橋DBl和第二整流橋DB2的輸入端設(shè)有接觸器開關(guān)QS,用于在電網(wǎng)發(fā)生低壓穿越故障時將交流側(cè)斷電,使直流側(cè)為接觸器線包和控制系統(tǒng)供電。
[0027]考慮到經(jīng)濟(jì)性和可靠性,通常設(shè)置V1>V2,這樣在電網(wǎng)正常時,控制系統(tǒng)及接觸器線包均由交流側(cè)供電,直流電源被鉗位,在電網(wǎng)低電壓穿越故障時,交流側(cè)失電,改為由直流側(cè)供電。
[0028]如圖3所示,在接觸器線包上電吸合時,瞬時功率大,因此其供電母線電壓會出現(xiàn)瞬時跌落,但由于交流側(cè)為通過網(wǎng)側(cè)變壓器轉(zhuǎn)變而來帶載能力強(qiáng),且控制系統(tǒng)與接觸器線包間并入限流電阻,因此接觸器線包啟動功率主要由該路交流供電提供,并且對控制系統(tǒng)供電母線的影響很小。
[0029]如圖4所示,在風(fēng)電變流器正常運(yùn)行后,當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生低電壓穿越故障時,交流側(cè)失電,此時供電母線會平滑過渡到由直流電源提供,并保持穩(wěn)定,可確保低電壓穿越時控制系統(tǒng)及接觸器供電需求。
[0030]如圖5所示,在電網(wǎng)低電壓穿越故障恢復(fù)后,交流側(cè)供電恢復(fù),此時供電母線又會平滑過渡到由交流側(cè)提供,并保持穩(wěn)定,直流電源再次被鉗位,控制系統(tǒng)及接觸器線包供電正常。
[0031]綜上,本實(shí)用新型充分考慮了風(fēng)電變流器低電壓穿越下供電需求,同時兼顧了方案可靠性及經(jīng)濟(jì)性,可有效的保障風(fēng)電變流器在低電壓穿越故障下不脫網(wǎng)并提供無功支撐。此項專利受國家高技術(shù)研究發(fā)展技術(shù)(863計劃)課題資助,課題編號:2012AA050206。
【權(quán)利要求】
1.適用于低壓穿越的風(fēng)電變流器的供電系統(tǒng),包括交流供電電源,該交流供電電源連接并網(wǎng)側(cè),并通過橋式整流模塊連接接觸器線包和控制系統(tǒng),其特征在于:還包括直流供電電源,該直流供電電源連接風(fēng)電變流器直流側(cè),并通過一個DC/DC變換器連接接觸器線包和控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于低壓穿越的風(fēng)電變流器的供電系統(tǒng),其特征在于:所述交流供電電源通過第一橋式整流模塊連接到控制系統(tǒng),并通過第二橋式整流模塊連接到接觸器線包。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于低壓穿越的風(fēng)電變流器的供電系統(tǒng),其特征在于:所述控制系統(tǒng)與所述接觸器線包的直流供電母線上還串接有限流電阻,該限流電阻的一端連接所述控制系統(tǒng)的正極,另一端連接所述接觸器線包的正極。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于低壓穿越的風(fēng)電變流器的供電系統(tǒng),其特征在于:所述第一橋式整流模塊的正負(fù)直流輸出端并聯(lián)有濾波電容,所述第二橋式整流模塊的正負(fù)直流輸出端并聯(lián)有儲能電容。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的適用于低壓穿越的風(fēng)電變流器的供電系統(tǒng),其特征在于:所述交流供電電源的輸出電壓大于直流供電電源的輸出電壓。
【文檔編號】H02J3/38GK203574385SQ201320591315
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】姚為正, 孫健, 劉剛, 徐明明, 翟超, 李海鯤, 汪海濤, 王青龍 申請人:許繼電氣股份有限公司
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