一种基于带有可控整流桥驱动器的电网高低电压故障穿越系统的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种基于带有可控整流桥驱动器的电网高低电压故障穿越系统。


背景技术：

2.风力发电是把风的动能转为电能。风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，风很早就被人们利用主要是通过风车来抽水、磨面等，而现在，人们感兴趣的是如何利用风来发电。
3.风力发电通常需要用到变桨控制系统，目前，传统的变桨控制系统使用的不可控整流驱动器，必须使用外部额外的主电源电压监测模块以及控制接触器来实现高低电压故障穿越功能，运行过程中容易出现直流母线过压、制动电阻过载等严重故障，导致桨叶无法实现安全顺桨，造成重大安全事故。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于带有可控整流桥驱动器的电网高低电压故障穿越系统，本专利使用的变桨超级电容放电管理系统使用变桨系统采用全控整流桥设计，确保变桨驱动器可以完成安全顺桨动作，提升了变桨系统的安全性能。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
6.一种基于带有可控整流桥驱动器的电网高低电压故障穿越系统，包括电网3x400v三相主电源、进线电抗器、风机主控制器、变桨后备电源、后备电源保护熔断器、变桨驱动器、变桨电机以及制动电阻，所述电网3x400v三项主电源与进线电抗器通过导线电性连接，且进线电抗器输出与变桨驱动器通过导线电性连接，所述风机主控制器与变桨驱动器之间设置有变桨电气滑环通道和通讯电缆，所述变桨驱动器包括：驱动器内置emc电抗、主电源监测、可控整流桥、直流母线电容、igbt功率单元、后备电源保护二极管、电源模块、驱动处理器、整流桥驱动单元、直流母线电压监测、制动斩波单元、内置变桨控制器以及canopen总线通讯模块。
7.优选地，所述驱动器内置emc电抗与主电源监测通过导线电性连接，且主电源监测与可控整流桥通过导线电性连接。
8.优选地，所述主电源监测与驱动处理器通过到导线电性连接。
9.优选地，所述可控整流桥与整流桥驱动单元通过导线电性连接，所述整流桥驱动单元与驱动处理器通过导线电性连接，所述可控整流桥为全控晶闸管。
10.优选地，所述igbt功率单元与驱动处理器通过导线电性连接。
11.优选地，所述变桨后备电源与后备电源保护熔断器通过导线电性连接，所述变桨后备电源与后备电源保护二极管通过导线电性连接，所述变桨后备电源通过导线电性连接
有驱动器直流母线。
12.优选地，所述电源模块与驱动器直流母线通过导线电性连接。
13.优选地，所述制动斩波单元与驱动处理器通过导线电性连接。
14.优选地，所述内置变桨控制器和canopen总线通讯模块均与风机主控制器通过导线电性连接。
15.本实用新型的有益效果为：
16.1、通过采用全控整流桥设计，当检测到直流母线升高到预警电压值时，可实现整流桥快速关断，保证直流母线电容不因过压损坏导致驱动器停止工作，从而确保变桨驱动器可以完成安全顺桨动作，提升了变桨系统的安全性能。
17.2、通过采用集成主电源监测与可控整流桥的变桨驱动器，从而可以替代变桨轴控柜内额外的电源监测模块、主电源控制接触器以及相关复杂电气线路，减少了柜内元器件数量，使得变桨系统更加简单可靠。
18.3、通过采用全控整流桥，以及可监控放电功率的制动斩波单元设计，当监测到制动电阻放电过载时，可实现整流桥快速关断，瞬间降低直流母线电压，保护制动斩波单元与制动电阻不因过载损坏导致驱动器停止工作，从而确保变桨驱动器可以完成安全顺桨动作，进一步提升了变桨系统的安全性能。
19.4、通过采用可控整流桥设计的变桨驱动器，实现主电源上电或者故障恢复时整流桥对直流母线采用低斜率充电策略，从而降低此时主电源的峰值电流，保护变桨主电源供电回路上电气设备避免承受大电流冲击而损坏。
附图说明
20.图1为本实用新型提出的一种基于带有可控整流桥驱动器的电网高低电压故障穿越系统的系统图。
21.图中：1、电网3x400v三相主电源；2、进线电抗器；3、风机主控制器；4、变桨后备电源；5、后备电源保护熔断器；6、变桨驱动器；7、变桨电机；8、制动电阻；601、驱动器内置emc电抗；602、主电源监测；603、可控整流桥；604、直流母线电容；605、igbt功率单元；606、后备电源保护二极管；607、电源模块；608、驱动处理器；609、整流桥驱动单元；610、直流母线电压监测；611、制动斩波单元；612、内置变桨控制器；613、canopen总线通讯模块。
具体实施方式
22.下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
23.下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
24.在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
25.在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相
连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
26.本实用新型的控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，电源的提供也属于本领域的公知常识，并且本实用新型主要用来保护机械装置，所以本实用新型不再详细解释控制方式和电路连接。
27.参照图1，一种基于带有可控整流桥驱动器的电网高低电压故障穿越系统，包括电网3x400v三相主电源1、进线电抗器2、风机主控制器3、变桨后备电源4、后备电源保护熔断器5、变桨驱动器6、变桨电机7以及制动电阻8，电网3x400v三项主电源1与进线电抗器2通过导线电性连接，且进线电抗器2输出与变桨驱动器6通过导线电性连接，风机主控制器3与变桨驱动器6之间设置有变桨电气滑环通道和通讯电缆，变桨驱动器6包括：驱动器内置emc电抗601、主电源监测602、可控整流桥603、直流母线电容604、igbt功率单元605、后备电源保护二极管606、电源模块607、驱动处理器608、整流桥驱动单元609、直流母线电压监测610、制动斩波单元611、内置变桨控制器612以及canopen总线通讯模块613。
28.驱动器内置emc电抗601与主电源监测602通过导线电性连接，且主电源监测602与可控整流桥603通过导线电性连接，驱动器内置emc电抗601串联进外部主电源供电至可控整流桥603输入，用于提升驱动器抗电磁干扰能力。
29.主电源监测602与驱动处理器608通过到导线电性连接，驱动器内置主电源监测602实时测量输入主电源的三相电压与频率值，并发送至驱动处理器608。
30.可控整流桥603与整流桥驱动单元609通过导线电性连接，整流桥驱动单元609与驱动处理器608通过导线电性连接，可控整流桥603为全控晶闸管，实现整流桥对直流母线电容604充电电压的完全可控。直流母线电压由直流母线电压监测610测量，并发送至驱动处理器608。
31.igbt功率单元605与驱动处理器608通过导线电性连接，igbt功率单元605受驱动处理器608的控制将直流母线电压转换为调频调压的交流电，为变桨电机7提供动力电源，控制变桨电机变速变向运行。
32.变桨后备电源4与后备电源保护熔断器5通过导线电性连接，变桨后备电源4与后备电源保护二极管606通过导线电性连接，变桨后备电源4通过导线电性连接有驱动器直流母线，由变桨后备电源4经过后备电源保护熔断器5提供的直流电源，连接用于防接反极性保护的后备电源保护二极管606后，与驱动器直流母线接通。
33.电源模块607与驱动器直流母线通过导线电性连接，变桨驱动器6内置的电源模块607用于将直流母线电压转换为24vdc\15vdc\5vdc为其它控制单元供电，电源模块输入允许超宽范围直流电压供电，确保在后备电源低电压供电时变桨驱动器控制单元仍保持工作。
34.制动斩波单元611与驱动处理器608通过导线电性连接，当监测到直流母线电压超过制动斩波启动电压值时，立即开启直流母线对制动电阻8的电压泄放，保护直流母线不过压。
35.内置变桨控制器612和canopen总线通讯模块613均与风机主控制器3通过导线电性连接。
36.工作原理：当检测到直流母线升高到预警电压值时，可实现整流桥快速关断，保证直流母线电容604不因过压损坏导致驱动器停止工作，从而确保变桨驱动器6可以完成安全顺桨动作，提升了变桨系统的安全性能，同时通过采用全控整流桥，以及可监控放电功率的制动斩波单元609设计，当监测到制动电阻8放电过载时，可实现整流桥快速关断，瞬间降低直流母线电压，保护制动斩波单元611与制动电阻8不因过载损坏导致驱动器停止工作，从而确保变桨驱动器6可以完成安全顺桨动作，进一步提升了变桨系统的安全性能。
37.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。