一种双馈发电系统用Crowbar保护电路技术方案

本发明专利技术提供了一种双馈发电系统用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。本发明专利技术有益效果：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。

A Crowbar protection circuit for doubly fed power generation system

The invention provides a Crowbar protection circuit for a doubly fed power generation system, including a three-phase rectifier bridge, a half bridge arm type IGBT, a Crowbar resistor, a resistance R1 and a capacitance C4. The AC side of the three-phase rectifier bridge connects the generator rotor winding, the direct end of the DC side is connected to one end of the Crowbar resistance, and the negative end connects the negative end of the half bridge arm type IGBT. The other end of the Crowbar resistor is connected with the AC end of the half bridge arm type IGBT, the resistance R1 end is connected with the positive end of the DC side of the three-phase rectifier bridge, the other end is connected with the C4 end of the capacitance and the positive end of the half bridge arm type IGBT, and the other end of the capacitance C4 is connected with the negative end of the DC side of the three-phase rectifier bridge. The beneficial effect of the invention is that the half bridge arm type IGBT can not withstand high voltage, and can effectively protect the rotor side of the motor with Crowbar protection, and the structure is simple, the cost is low, and the reliability is high.

【技术实现步骤摘要】
一种双馈发电系统用Crowbar保护电路
本专利技术属于双馈发电系统电路拓扑
，尤其是涉及一种双馈发电系统用Crowbar保护电路。
技术介绍
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。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种双馈发电系统用Crowbar保护电路，以解决上述问题的不足之处。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种双馈发电系统用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，本专利技术所述的一种双馈发电系统用Crowbar保护电路具有以下优势：本专利技术所述的双馈发电系统用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。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术所述的双馈发电系统用Crowbar保护电路原理图；图2为本专利技术所述的半桥臂型IGBT的电路结构图；图3为本专利技术实施例所述的双馈发电系统用Crowbar保护电路结构图；图4为本专利技术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，本专利技术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专利技术。如图1所示，一种双馈发电系统用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的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双馈发电系统用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。

【技术特征摘要】
1.一种双馈发电系统用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。2.根据权利要求1所述的一种双馈发电系统用Crowbar保护电路，其特征在于：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...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海彬，赵家欣，问虎龙，张春晓，
申请(专利权)人：天津瑞能电气有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12