[發(fā)明專利]一種風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210122853.3
• 申請日: 2012-04-25
• 公開（公告）號: CN102646993A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張榮臻;余業(yè)祥;李謙;胡鋼鑫;張勇峰;王小平
• 申請（專利權(quán)）人: 東方電氣新能源設(shè)備（杭州）有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/18;H02H3/20;H02P9/04
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務(wù)所 33230
• 代理人: 陳輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越系統(tǒng)及其方法，尤其涉及一種基于主動轉(zhuǎn)速控制的風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)

風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越性能直接影響整個(gè)風(fēng)電場的電網(wǎng)特性，是風(fēng)電大批量上網(wǎng)的重要指標(biāo)。低電壓穿越策略的好壞對低電壓穿越性能影響較大，控制效果好壞主要考慮三個(gè)方面：首先，保障機(jī)組在一定的低電壓幅度和時(shí)間內(nèi)能不脫網(wǎng)運(yùn)行，避免電網(wǎng)出現(xiàn)癱瘓；其次，機(jī)組能夠?yàn)轱L(fēng)電場提供足夠的無功支撐，幫助電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常；最后，機(jī)組在低電壓穿越時(shí)保持較好的機(jī)械特性，保障軸承、塔架等機(jī)械部件的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在發(fā)明一種提供必要的無功支撐且減小對風(fēng)機(jī)主要機(jī)械部件沖擊的風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越系統(tǒng)及其方法。

一種風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越系統(tǒng)，包括負(fù)荷控制模塊、網(wǎng)側(cè)控制模塊、網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)模塊、過壓保護(hù)模塊、直流側(cè)數(shù)據(jù)模塊、變漿控制模塊和轉(zhuǎn)矩控制模塊，所說負(fù)荷控制模塊的第一輸出端與網(wǎng)側(cè)控制模塊的輸入端連接、負(fù)荷控制模塊的第二輸出端與變漿控制模塊的輸入端連接，負(fù)荷控制模塊的第三輸出端和轉(zhuǎn)矩控制模塊的輸入端連接，網(wǎng)側(cè)控制模塊的輸出端與網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)模塊的輸入端連接，網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)模塊的輸出端與負(fù)荷控制模塊的第一輸入端連接，過壓保護(hù)模塊的輸出端與直流側(cè)數(shù)據(jù)模塊的輸入端連接，直流側(cè)數(shù)據(jù)模塊的輸出端與負(fù)荷控制模塊的第二輸入端連接，其中，網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)模塊用于監(jiān)視網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)并將網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)傳輸至負(fù)荷控制模塊，所述的網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)包括網(wǎng)側(cè)電壓、網(wǎng)側(cè)有功電流和網(wǎng)側(cè)無功電流，過壓保護(hù)模塊用于監(jiān)視直流母線電壓并將數(shù)據(jù)傳輸至直流側(cè)數(shù)據(jù)模塊，直流側(cè)數(shù)據(jù)模塊通過制動斬波器和制動電阻實(shí)現(xiàn)直流側(cè)卸荷并將直流母線電壓、直流側(cè)卸荷數(shù)據(jù)傳輸至負(fù)荷控制模塊，負(fù)荷控制模塊用于將網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)和直流側(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并對將控制信號傳輸至網(wǎng)側(cè)控制模塊、變漿控制模塊和轉(zhuǎn)矩控制模塊，網(wǎng)側(cè)控制模塊用于提供有功功率和無功功率的輸出并將信號傳輸至網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)模塊，變槳控制模塊用于接收來自負(fù)荷控制模塊的控制模式指令并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，轉(zhuǎn)矩控制模塊用于接收來自負(fù)荷控制模塊的控制模式指令并控制轉(zhuǎn)矩輸出。

優(yōu)選地，所述的控制模式指令包括正常控制模式指令和降功率控制模式指令。

一種風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越方法，包括下述順序步驟：

1、通過網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)模塊監(jiān)視網(wǎng)側(cè)電壓、網(wǎng)側(cè)有功電流；

2、根據(jù)網(wǎng)側(cè)電壓數(shù)據(jù)通過公式Q=C×U×(U-U_T）I_N計(jì)算出網(wǎng)側(cè)無功功率，式中C為無功支撐常數(shù)，U為網(wǎng)側(cè)電壓，U_T為并網(wǎng)點(diǎn)電壓標(biāo)常數(shù)，I_N為額定電流常數(shù)，Q為網(wǎng)側(cè)無功功率常數(shù)，并將網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)傳送至負(fù)荷控制模塊；

3、過壓保護(hù)模塊實(shí)時(shí)監(jiān)視直流母線電壓，當(dāng)電壓高于設(shè)備幅值時(shí)，開啟制動斬波器保護(hù)，連通直流母線與制動電阻回路，當(dāng)電壓低于設(shè)備幅值時(shí)，關(guān)閉制動斬波器保護(hù)，同時(shí)，過壓保護(hù)模塊將直流側(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞至負(fù)荷控制模塊，用于機(jī)組負(fù)荷分析；

4、對網(wǎng)側(cè)電壓、網(wǎng)側(cè)有功電流、網(wǎng)側(cè)無功電流、直流母線電壓和卸荷數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并判斷機(jī)組負(fù)荷是否偏大：當(dāng)機(jī)組負(fù)荷偏大時(shí)，負(fù)荷控制模塊下達(dá)降功率控制模式指令至變槳控制模塊和轉(zhuǎn)矩控制模塊，同時(shí)下達(dá)開環(huán)轉(zhuǎn)矩給定指令至轉(zhuǎn)矩控制模塊，變槳控制模塊接收到降功率控制模式指令后，變槳控制模塊單獨(dú)對轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，轉(zhuǎn)矩控制模塊接收到降功率控制模式指令后，按照接收到的開環(huán)轉(zhuǎn)矩給定指令調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩；當(dāng)機(jī)組負(fù)荷正常時(shí)，負(fù)荷控制模塊下達(dá)正常控制模式指令至變槳控制模塊和轉(zhuǎn)矩控制模塊；變槳控制模塊和轉(zhuǎn)矩控制模塊再接收到正常控制模式指令后，恢復(fù)正常控制。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.??對網(wǎng)側(cè)電壓、網(wǎng)側(cè)有功電流、網(wǎng)側(cè)無功電流、直流母線電壓和卸荷數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對低電壓穿越工況下的機(jī)組負(fù)荷進(jìn)行控制，發(fā)布正常控制模式指令或降功率控制模式指令，在低電壓穿越時(shí)，機(jī)組能不脫網(wǎng)運(yùn)行，并為風(fēng)電場提供必要的無功支撐；

2.??變漿控制模塊接受到控制模式指令，當(dāng)接收到降功率控制模式指令時(shí)，變槳控制模塊單獨(dú)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制；當(dāng)接收到正常控制模式指令時(shí)，變槳控制模塊與轉(zhuǎn)矩控制模塊協(xié)同實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制，穩(wěn)定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，減小對風(fēng)機(jī)主要機(jī)械部件的沖擊。

附圖說明

圖1為低電壓穿越控制結(jié)構(gòu)圖；

圖2為負(fù)荷控制模塊結(jié)構(gòu)圖；

圖3為過壓保護(hù)模塊結(jié)構(gòu)圖；

圖4為網(wǎng)側(cè)控制模塊結(jié)構(gòu)圖；

圖5為變槳控制模塊和轉(zhuǎn)矩控制模塊結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式