[發(fā)明專利]一種電網電壓故障時風電機組不間斷運行控制方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110178295.8
• 申請日: 2011-06-29
• 公開（公告）號: CN102223125A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發(fā)明（設計）人: 徐鳳星;佘岳;劉連根;郭知彼;張勁松;劉志星;蔣耀生;宋建秀;楊印博;李遠瓊
• 申請（專利權）人: 南車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: H02P9/00
• 分類號: H02P9/00;H02J3/38;H02P9/10
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所 31251
• 代理人: 王法男

技術領域

本發(fā)明屬于一種適應電網的控制方式及裝置，尤其是指一種電壓嚴重故障時，能實現雙饋感應電機風電機組不間斷運行的控制方法及裝置，主要用于克服電網電壓嚴重不對稱或零電壓故障時，保證雙饋感應電機風電機組不間斷運行。

技術背景

當電網故障引起發(fā)電機輸出端電壓出現小值的對稱跌落或者三相不平衡時，應盡量考慮通過改進雙饋感應電機（或稱DFIG）發(fā)電系統(tǒng)的運行控制來實現風力發(fā)電機組的不間斷運行，相關的專利論文已報道很多。有代表的有如下一些：

1、專利申請?zhí)枮椋?00810163510.5，名稱為“一種電網不對稱故障時風電機組控制基準信號的檢測方法”公開了”一種電網不對稱故障時風電機組控制基準信號的檢測方法”，提出通過?“T/16延時”分離方法，將采集得到的風力發(fā)電機定子三相不對稱電壓中的正?序、負序分量分離出來，并通過不對稱軟件鎖相環(huán)，實現對基波電壓正序分量?幅值、相位和頻率的快速檢測。本方法可快速分離故障電網電壓中的基波正、?負序分量，具有檢測精度高、實時性好等特點，能為各種電網故障情況下風電?機組的運行控制提供依據。

2、由魏林君??遲永寧??趙建國??王偉勝在《中國高等學校電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)第二十四屆學術年會論文集（下冊）》?2008年?發(fā)表的．名稱為“雙饋變速風電機組低電壓穿越控制”的論文，該論文提出當系統(tǒng)中風電裝機容量比例較大時,系統(tǒng)故障導致電壓跌落后,風電場切除會嚴重影響系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性,這就要求風電機組具有低電壓穿越能力(LVRT:Low?Voltage?Ride?Through),保證系統(tǒng)發(fā)生故障后風電機組不間斷并網運行。本文分析了雙饋風電機組LVRT原理和基于轉子撬棒保護(crow-bar?protection)的LVRT控制策略,在電力系統(tǒng)仿真分析軟件DIgSILENT/PowerFactory中建立了雙饋風電機組模型及其LVRT控制模型,以某地區(qū)風電系統(tǒng)為例進行仿真計算,分析轉子撬棒投入與切除策略及動作時間對實現機組LVRT的影響。

3、由胡家兵在《浙江大學》?2009年發(fā)表的《?雙饋異步風力發(fā)電機系統(tǒng)電網故障穿越（不間斷）運行研究》論文，論文提出了DFIG風電機組運行分析和電網電壓驟降(跌落)故障下實施有效控制的理論基礎。仿真分析驗證了所建立的DFIG本體精確模型和改進的兩種DFIG風電機組矢量控制策略在較小值電網電壓驟降故障下實施控制的有效性；提出了不平衡電網電壓條件下的增強運行能力控制對策及相應的有功、無功功率與正、負序電流指令算法；研究了嚴重對稱電壓驟降(跌落)時DFIG風電機組的控制策略和保護方案,優(yōu)化了轉子crowbar的投／切時刻,分析了轉子crowbar所用串聯耗能電阻大小對交流電網恢復的影響,并在此基礎上提出了一種采用串聯電阻的crowbar和改進網側變換器控制的低電壓穿越運行方案；基于不對稱電網故障時DFIG風電機組運行特性,分析了大值不對稱故障下勵磁變頻器中網側、轉子側變換器容量對兩者協(xié)同控制的影響,據此提出了一種計及有限勵磁變頻器容量的改進DFIG不對稱電網故障穿越運行控制新策略,仿真結果驗證了其有效性。

但是現有的技術對于當電網出現嚴重跌落時，會引起變流器轉子嚴重過流和直流母線嚴重過壓的問題一直沒有解決。在上述專利論文所介紹的方法也不再可行。這時應考慮通過合適的保護措施以及變流器協(xié)同控制來實現機組的不脫網運行,以滿足中華人民共和國國家標準?GB?-200?風電場接入電力系統(tǒng)技術規(guī)定。

發(fā)明內容

針對現有技術的無法克服電網電壓嚴重不對稱或零電壓故障時，DFIG風電機組不間斷運行的不足，提出一種具有成本低、對電網無沖擊、系統(tǒng)結構簡單、可靠性高、適用范圍廣電網電壓嚴重故障時DFIG風電機組不間斷運行控制方法。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案如下：一種電網電壓故障時風電機組不間斷運行控制方法，利用現有的雙饋電機機側變頻器和CROWBAR電路，實現電網電壓嚴重故障時DFIG風電機組不間斷運行，控制方法至少包括以下步驟：

①檢測網壓：當電網電壓出現嚴重不對稱或零電壓故障時，變流器快速檢測到電網電壓掉電，且封鎖變流器脈沖；我們通過檢測電網峰值判斷電網掉電，注意計算電網電壓峰值一定要快，一般5ms左右完成電網電壓峰值的計算，否則，電網電壓峰值還沒有計算完，電網電壓又開始恢復了。導致誤判斷，導致變流器工作時序混亂。