[發明專利]定槳失速型風力發電機組的低電壓穿越控制系統

有效

• 申請號: 201010290340.4
• 申請日: 2010-09-19
• 公開（公告）號: CN101989829A
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發明（設計）人: 許國東;楊靖
• 申請（專利權）人: 浙江運達風電股份有限公司
• 主分類號: H02P9/00
• 分類號: H02P9/00;H02J3/38;H02J3/16
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強

技術領域

本發明涉及定槳失速型風力發電機組，尤其是一種低電壓穿越控制系統。?

背景技術

風電機組的低電壓穿越能力是指風電機組端電壓降低到一定值的情況下風電機組能夠維持并網運行的能力。?

電網系統的瞬態短路而引起電壓暫降在實際運行中是經常出現的，而其中絕大多數的故障在繼電保護裝置的控制下在短暫的時間(通常不超過0.8秒)內能恢復，即重合閘。在這短暫的時間內，電網電壓大幅度下降，風電機組必須在極短時間內做出無功功率調整來支持電網電壓，來保證風電機組不脫網，避免出現局部電網內風電成份的大量切除導致系統供電質量的惡化。?

德國等歐美國家都對于風電機組的低電壓穿越能力做出了強制性的規定。隨著近年中國風電的迅速發展，某些局部地區已經出現的風電裝機容量過高，也出現了多次在電網瞬態短路時大量風電切出電網的事故。我國也有一些內部規范如《國家電網公司風電場接入電網技術規定(2009修訂版)》和《國家電網公司風電場接入電網技術規定實施細則(2009)》都體現了相應的要求。?

國外機組為實現風力發電機組低電壓穿越的要求，大多數是針對采用繞線式異步發電機的雙饋變速恒頻機組，在電壓跌落的同時使用變?流器實現無功補償以及有源Crowbar卸荷電阻釋放能量來完成的，上述方法在技術和經濟兩方面能夠達到較好的協調，并且這方面國外的技術已經相當成熟。?

但是對于國內大量運行的使用鼠籠式異步發電機的定槳失速型機組而言，對電網的低電壓穿越要求一直沒有太好的解決方法。?

定槳失速型機組在正常運行時有進行無功補償的需要，一般可通過固定電容組或MCR型靜止無功補償設備實現，上述兩種方案的控制方法都基于對機組出口端電壓和電流的測量，通過有效值計算來判定無功補償量。?

對于定槳失速型機組的低電壓穿越要求而言，電壓和電流的測量和有效值計算過程(至少需要0.1秒)對于暫態電壓跌落-恢復過程(通常不超過1秒)會顯得過長，這樣就大大影響了無功補償器的反應速度，同時由于機組端口處的電壓強烈的時變特性，使得靜止無功補償器的補償效果受到很大的限制，從而對于機組出口端的電壓提升效果產生了很大的影響。電壓的跌落使得機組產生的有功功率無法送入電網，同時又無法使得機組發出的有功功率快速消耗掉，最終會導致機組的轉速快速大幅上升，發電機轉差增大，在電壓恢復時由于電氣特性突變，發電機轉矩產生大幅度振蕩，從而對風機齒輪箱產生嚴重危害。與此同時，由于發電機轉差增大，也會大大增加機組對電網的無功需求，從而遲滯機組端的電壓恢復。?

如果采全功率變換的方法可以在技術上完成定槳失速機組低電壓穿越的要求，但是，全功率變換器會大大增加了機組在完成低電壓穿越方面的成本，在機組正常運行時會造成對電網的諧波污染，并且全功率變換器對于已經在現場大量運行的定槳失速機組來說，改造難度?很大，這無論對于風場業主還是機組制造商都是不得不考慮而又無法接受的。?

所以，目前實際中還沒有一種經濟并且有效的方法使得定槳失速機組完成低電壓穿越的要求。?

為了完成定槳失速型機組的低電壓穿越要求，同時還要克服傳統靜止無功補償器是以采集的電壓為控制依據，電壓、電流有效值的采集通常要經過0.1秒左右，再加上對設備的控制時間，則在0.15秒以上，這樣使得靜止無功補償器不能及時跟隨發電機端電壓的強烈動態變化。?

發明內容

為了克服已有定槳失速型風力發電機組的低電壓穿越控制方法的無法兼顧成本和控制效果的不足，本發明提供一種在較低成本的前提下實現良好的控制效果的定槳失速型風力發電機組的低電壓穿越控制系統。?

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：?

一種定槳失速型風力發電機組的低電壓穿越控制系統，包括TSC型靜止無功補償器、安裝在鼠籠式異步發電機上的轉速傳感器以及用以實現低電壓穿越控制的智能控制器，TSC型靜止無功補償器連接于在鼠籠式異步發電機的三相線路上，TSC型靜止無功補償器包括并聯的n組電容，n為自然數，單組電容與雙向晶閘管串聯；所述智能控制器包括：轉速采集模塊，用以采集所述轉速傳感器上的轉速信號；轉速阻抗特性計算模塊，用以根據轉速信號和電機固有特性參數計算目標等值容性阻抗，其計算公式為：?