[發明專利]采用動態電壓補償風力發電系統輸出無功功率的控制方法

有效

• 申請號: 201310283127.4
• 申請日: 2013-07-05
• 公開（公告）號: CN103414204A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 沈斐;劉進軍;周臨原;陳遠華;周思展;李巖;胡磊磊;王天宇
• 申請（專利權）人: 思源電氣股份有限公司;西安交通大學;思源清能電氣電子有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/16
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 吳澤群

技術領域

本發明涉及風力發電領域，更具體地說，是涉及一種風力發電系統采用動態電壓恢復器實現低電壓穿越，同時在電網對稱故障時向電網提供無功支撐的方法。

背景技術

隨著能源消耗的不斷增加及其傳統能源的不斷減少，新能源的發展引起了全社會的廣泛關注及推動，其中風力發電因為便于大規模利用和較低的成本近年來獲得了迅猛的發展。

目前。電力系統中接入的風力發電系統越來越多，風力發電系統容量在電力系統中所占據的比重越來越大，電力系統對風力發電系統并網也提出了越來越嚴格的要求。各個國家的電力系統都對風力發電系統并網提出了相應的并網標準。我國也在2011年末正式頒發了國家標準GB/T19963-2011《風電場接入電力系統技術規定》，并于2012年6月開始正式實施。新標準規定風力發電系統必須滿足低電壓穿越要求；同時當電力系統發生三相短路故障引起電壓跌落時，風電場在低電壓穿越過程中應具備動態無功支撐能力：當風電場并網點電壓處于標稱電壓的20％～90％區間內時，風電場應能夠通過注入無功電流支撐電壓恢復；自并網點電壓跌落出現的時刻起，動態無功電流控制的響應時間不大于75ms，持續時間應不少于550ms；風電場注入電力系統的動態無功電流I_t≥1.5×(0.9-U_g)·I_N，(0.2≤U_g≤0.9)，其中U_g為電場并網點電壓標幺值；I_N為風電場額定電流。

為滿足風力發電系統低電壓穿越的要求，針對不同的風力發電系統類型提出了相應的解決辦法，其中基于動態電壓恢復器的解決方案適用于各類風力發電系統。由于這種技術方案不需要對風電系統做任何硬件改動，因此尤其適合于無法進行硬件改動的現有風電場技術升級改造的場合。

在采用動態電壓恢復器實現風力發電系統低電壓穿越的應用中，現有文獻和方法中主要關注于動態電壓恢復器的控制策略，在電網電壓發生跌落時，控制動態電壓恢復器快速補償電網電壓跌落，實現風力發電系統的低電壓穿越，而對滿足并網標準中的動態無功支撐要求討論較少，或者為滿足該要求，必須在風電場中安裝額外的無功補償裝置。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的是提供一種采用動態電壓補償風力發電系統輸出無功功率的控制方法，能夠在不對風力發電系統的控制作任何改動的條件下，有效地調整風力發電系統注入電網的無功電流，極限情況可將風力發電系統輸出電流全部轉變為注入電網的無功電流，滿足并網標準中動態無功支撐的要求。

為達到上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種采用動態電壓補償風力發電系統輸出無功功率的控制方法，該控制方法的具體步驟為：

A．實時檢測三相電網電壓，并采用軟件鎖相環檢測跟蹤電網電壓正序基波分量的相位；

B．通過旋轉坐標變換，將三相電網電壓變為旋轉坐標下的電網電壓；

C．由故障跌落檢測器依據電網電壓跌落檢測法對旋轉坐標下的電網電壓進行實時監測，當監測到電網電壓發生跌落時，則由動態電壓恢復器對電網進行補償，使得電網電壓恢復正常。

所述步驟C進一步包括以下步驟：

當故障跌落檢測器監測到電網電壓發生跌落時，控制器控制動態電壓恢復器補償電網電壓至額定值。

所述步驟C進一步包括以下步驟：

當故障跌落檢測器監測到電網電壓發生跌落為對稱故障時，控制器還控制動態電壓恢復器調整風機端口電壓的相位，對系統進行動態無功功率調整。

所述動態無功功率調整的具體步驟為：

C1．根據跌落后的電網電壓幅度，實時計算電網無功電流指令，電網無功電流指令Ig_q*=1.5×(0.9-Ug)·IN,]]>其中：