[發(fā)明專利]全功率風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)變流器低電壓穿越控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110442399.5
• 申請日: 2011-12-27
• 公開（公告）號: CN103187734A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 童亦斌;周飛;姚修遠(yuǎn)
• 申請（專利權(quán)）人: 北京能高自動化技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)方法，尤其涉及一種全功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)變流器低電壓穿越控制方法。

背景技術(shù)

隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝機(jī)量的不斷增加，風(fēng)力發(fā)電在電力系統(tǒng)中的地位發(fā)生了轉(zhuǎn)變。風(fēng)電裝機(jī)容量較小時，風(fēng)電場的運(yùn)行對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響可以不予考慮；當(dāng)風(fēng)電裝機(jī)容量越來越大，在系統(tǒng)中所占比例逐年增加時，風(fēng)電場的運(yùn)行對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響變得不容忽視。世界各國電力系統(tǒng)對風(fēng)電場接入電網(wǎng)時的要求越來越嚴(yán)格，各國電網(wǎng)公司都相繼對風(fēng)電場/風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)提出了更嚴(yán)格的技術(shù)要求，其中低電壓穿越被認(rèn)為是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最迫切解決的問題。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的低電壓穿越能力是指其在電網(wǎng)側(cè)端電壓降低到一定值的情況下不脫離電網(wǎng)而繼續(xù)維持運(yùn)行，甚至還可為系統(tǒng)提供一定無功支持以幫助系統(tǒng)恢復(fù)電壓的能力。以國家能源局的標(biāo)準(zhǔn)為例，該標(biāo)準(zhǔn)要求當(dāng)端電壓跌至額定電壓的20%時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠維持運(yùn)行625ms，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組端電壓在其額定電壓的90%及以上時風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠持續(xù)運(yùn)行。

對于風(fēng)電機(jī)組變流器來說，當(dāng)電網(wǎng)電壓突降時，風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)由于慣性來不及調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，此時由于網(wǎng)壓的下降，網(wǎng)側(cè)變流器即使以最大電流并網(wǎng)也無法實(shí)現(xiàn)功率平衡，因此必然造成中間直流環(huán)節(jié)的能量積累，最終導(dǎo)致變流器出現(xiàn)故障或開關(guān)器件的損壞，從而無法完成低電壓穿越。目前常采用基于制動電阻的低電壓穿越技術(shù)，將由電網(wǎng)電壓降低導(dǎo)致的剩余能量消耗在制動電阻上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功率平衡。該技術(shù)雖然簡單可靠，但一方面降低了系統(tǒng)效率，同時需要增加元器件數(shù)目，系統(tǒng)的硬件成本、體積重量都相應(yīng)增大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)磁場實(shí)現(xiàn)低電壓穿越的方案，從而使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組效率進(jìn)一步提高，并能簡化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低裝置的體積和成本的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)變流器低電壓穿越控制方法。

本發(fā)明所述的全功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)變流器低電壓穿越控制方法，如果采用電壓型并網(wǎng)變流器，包括以下步驟：

（1）檢測中間直流電壓，得到中間直流電壓反饋值，與中間直流電壓指令值比較，其差值輸入電壓調(diào)節(jié)器，電壓調(diào)節(jié)器控制中間直流電壓跟隨中間直流電壓指令值；

（2）電壓調(diào)節(jié)器的輸出是電網(wǎng)側(cè)變流器有功電流指令值，在低電壓穿越階段需要限制有功電流的指令值，確保網(wǎng)側(cè)變流器能夠按照最大能力向電網(wǎng)輸出能量而不出現(xiàn)過流故障；

（3）低電壓穿越期間，改變發(fā)電機(jī)磁場給定值，通過磁場調(diào)節(jié)器迅速減小風(fēng)力發(fā)電機(jī)的磁場（磁場給定值可以根據(jù)電網(wǎng)電壓跌落程度等比例改變，也可以根據(jù)不同情況靈活控制），使發(fā)電機(jī)的輸出功率減小，從而保證變流器的輸入和輸出功率平衡；

（4）在低電壓穿越的過程中可以認(rèn)為風(fēng)速不變，發(fā)電機(jī)的機(jī)械輸入功率不變。在發(fā)電機(jī)磁場減小后，發(fā)電機(jī)的輸出電功率降低，會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的輸入輸出功率不平衡，發(fā)電機(jī)升速。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)動慣量很大，可以保證發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速始終處于正常范圍內(nèi)。

本發(fā)明所述的全功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)變流器低電壓穿越控制方法，如果采用電流型并網(wǎng)變流器，包括以下步驟：

（1）檢測中間直流電流，得到中間直流電流反饋值，與中間直流電流指令值比較，其差值輸入電流調(diào)節(jié)器，電流調(diào)節(jié)器控制中間直流電流跟隨中間直流電流指令值；

（2）電流調(diào)節(jié)器的輸出是電網(wǎng)側(cè)變流器有功電流指令值，在低電壓穿越階段需要限制有功電流的指令值，確保網(wǎng)側(cè)變流器能夠按照最大能力向電網(wǎng)輸出能量而不出現(xiàn)過流故障；

（3）低電壓穿越期間，改變發(fā)電機(jī)磁場給定值，通過磁場調(diào)節(jié)器迅速減小風(fēng)力發(fā)電機(jī)的磁場（磁場給定值可以根據(jù)電網(wǎng)電壓跌落程度等比例改變，也可以根據(jù)不同情況靈活控制），使發(fā)電機(jī)的輸出功率減小，從而保證變流器的輸入和輸出功率平衡；

（4）在低電壓穿越的過程中可以認(rèn)為風(fēng)速不變，發(fā)電機(jī)的機(jī)械輸入功率不變。在發(fā)電機(jī)磁場減小后，發(fā)電機(jī)的輸出電功率降低，會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的輸入輸出功率不平衡，發(fā)電機(jī)升速。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)動慣量很大，可以保證發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速始終處于正常范圍內(nèi)。

本發(fā)明所述的并網(wǎng)變流器在電網(wǎng)電壓跌落期間，根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度給定的無功功率指令值，與實(shí)際無功功率反饋比較，差值輸入無功功率調(diào)節(jié)器，無功功率調(diào)節(jié)器控制網(wǎng)側(cè)變流器，使并網(wǎng)的無功功率跟隨無功功率指令值，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償，幫助電網(wǎng)電壓更快恢復(fù)正常。

本發(fā)明所述的全功率風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)變流器低電壓穿越控制方法，在單位功率因數(shù)并網(wǎng)時，無功功率指令設(shè)置為零。