[發明專利]一種風力發電機組低電壓運行的控制方法

無效

• 申請號: 201110171486.1
• 申請日: 2009-09-04
• 公開（公告）號: CN102251925A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 宋春陽;黃建鵬;尹書賢
• 申請（專利權）人: 湘電風能有限公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所 43205
• 代理人: 寧星耀

技術領域

本申請是申請日為2009年9月4日，申請號為200910306601.4,發明名稱為《一種風力發電機組低電壓運行的控制方法及裝置》的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種風力發電機組的控制方法，尤其涉及一種風力發電機組低電壓運行的控制方法。

背景技術

近年來,風力發電占供電的比重迅速增長，在電網出現故障導致電壓跌落后,風電機組如果紛紛與電網斷開,會使系統狀態不穩定,并可能造成局部甚至系統全面癱瘓,故人們開始關注風機的低電壓穿越(LVRT)方法。

為使風力發電機組具有低電壓穿越能力，目前多是采用在變頻器中放置放電電路等被動保護方案，這些方法增加了設備的復雜性和設備本身的成本，且保護的效果比較差。

另外,在風速較低的情況下，現有風機的控制方法是不改變風力發電機風輪的槳距，通過調整變頻器的轉矩來調速；在風速較高的情況下，現有風機的控制方法是通過改變風力發電機風輪的槳距來限制功率。這種控制方法提高了風機的效率，減輕了風機的載荷，但沒有考慮在低電壓(對于低電壓，國家電網公司風電場接入電網技術規定等有詳細的規定)下如何進行控制。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種操作簡便,既能在低電壓狀況下最大程度地利用風機，又能保護電網系統的風力發電機組低電壓運行的控制方法。

本發明的目的通過以下技術方案予以實現：

本發明之風力發電機組低電壓運行的控制方法是：通過低電壓檢測單元變壓器低壓側電源電壓進行檢測，將該電壓狀態信號傳送至控制器，同時,控制器讀取風機的運行狀態信號,根據電壓狀態信號和風機的運行狀態信號,控制器對風力發電機組處于何種發電功率狀態進行判斷，然后發出相應控制指令：?

如果風力發電機組處于非滿功率發電狀態，且功率×額定電壓/?測定電壓＜額定功率，則控制器向執行單元發出指令，風力發電機組按正常方式發電；如果處于非滿功率發電狀態，且功率×額定電壓/?測定電壓>額定功率，則限制風力發電機組的發電功率為測定電壓×額定功率/額定電壓；

如果風力發電機組處于滿功率發電狀態，則限制風力發電機組的發電功率為測定電壓×額定功率/額定電壓；

如果低電壓持續時間超過2s，則停機。

限制風力發電機組的發電功率通過控制器給出的變槳速率指令實現。當控制器給出的變槳速率<測定電壓×額定變槳速率/額定電壓時，低電壓情況下控制能達到這個速率，則使用正常供電電源向伺服驅動器供電；如果不能達到這個速率，則使用UPS電源供電。

發電功率大小控制宜按照風機轉速-轉矩曲線(或風機轉速-功率曲線)確定的優選參數進行控制，所述風機轉速-轉矩曲線系根據空氣動力學原理確定的最優轉矩控制曲線和功率限制曲線，前半部分曲線為最優轉矩控制曲線，后半部分直線為功率限制曲線。

本發明之風力發電機組低電壓運行的控制方法可以通過以下控制裝置予以實現。該控制裝置包括低電壓檢測單元、控制器、執行單元；執行單元包括接觸器、正常供電電源、伺服驅動器、變槳電機、UPS電源；低電壓檢測單元輸出端與控制器的輸入端連接，控制器的輸出端與接觸器的線圈連接，接觸器的輔助觸點與UPS電源和正常供電電源相連，伺服驅動器通過接觸器的輔助觸點與UPS電源和正常供電電源連接，伺服驅動器還連有變槳電機；UPS電源可放置于主控制柜內，或輪轂內，或機艙內。??

所述伺服驅動器可用變頻器代替。

所述變槳電機可為直流電機或交流電機，如為直流電機，緊急時則通過蓄電池或超級電容直接給變槳電機供電；如果是交流電機，緊急時則通過蓄電池或超級電容逆變給變槳電機供電。

低電壓檢測單元檢測變壓器低壓側的電壓狀況（如果變壓器為三繞組變壓器——其中一個繞組可用來給控制系統供電——也可以檢測變壓器低壓側電源電壓），并將檢測到的電壓數據發送給控制器，控制器根據電壓狀態信號和讀出的風機運行狀態信號,對執行單元發出變槳指令。

伺服驅動器的功能是，根據控制器給定的變槳速度，將輸入電源轉成變槳速度所要求的電源。

變槳電機的功能是，根據控制器給定的變槳速度驅動葉片；為減小體積，變槳電機的速度一般比較高，需要通過減速器減速。

接觸器的功能是，根據前述狀態，轉化正常供電電源和UPS電源給變槳電機供電。