[發明專利]雙饋風機低電壓穿越方法

有效

• 申請號: 201310445580.0
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN103560517A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 徐其惠;蘇昭暉;辛旺;王波
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團東方汽輪機有限公司;四川東方電氣自動控制工程有限公司
• 主分類號: H02J3/14
• 分類號: H02J3/14
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務所(普通合伙) 51106
• 代理人: 劉克勤;段雪茵

技術領域

本發明涉及低電壓穿越方法，具體是一種兆瓦級風力發電變流器在電網電壓深度不對稱跌落時低電壓穿越的運行和控制方法，保證風力發電機組在電網故障時不脫網運行，滿足國家電網頒布的低電壓穿越要求。

背景技術

隨著風電裝機容量的不斷增加，風電在電力系統中的地位發生了轉變。風電裝機容量較小時，它的運行對系統穩定性的影響可以不予考慮；當風電裝機容量越來越大，在系統中所占比例逐年增加時，它的運行對系統穩定性的影響變得不容忽視。

為了保證電力系統的安全穩定運行，歐洲、北美及澳大利亞的一些電力協會或電網公司都制定了風機并網的技術導則，主要包括：電網頻率控制、無功功率和電網電壓控制、低電壓穿越（LVRT）控制以及電能質量控制等。

目前國家電網已經出版了低電壓穿越標準（LVRT），具體曲線見圖1。

其中，低電壓穿越（LVRT）控制的目的是：為了能使風力發電得到大規模的應用，而且不會危及到電網的穩定運行。當電網發生電壓跌落故障時，在一定范圍內，風機必須不脫離電網，并且要像常規機組那樣，向電網提供有功功率（頻率）和無功功率（電壓）支撐。

現有技術生產的雙饋風力發電機，由于發電機定子與電網直接相連，電網電壓跌落將導致轉子側過壓和過電流。雖然配置了撬棒保護電路（無源crowbar），但只是一種電壓跌落發生時的變頻器保護措施，動作之后必須停機，不能實現低電壓穿越（LVRT）。

國家電網公司頒布的風電場低電壓穿越標準實施后，不具備低電壓穿越要求的雙饋風機變流器將不再被電網接納，故研發低電壓穿越有源撬棒以實現低電壓穿越意義重大，應用前景廣闊.

發明內容

本發明的目的在于：提供一種電網電壓深度不對稱跌落時、雙饋風機低電壓穿越的方法，以達到各種電網工況下變流器直流鏈和功率單元的安全和穩定運行的目的。

本發明所采用的技術方案是：

雙饋風機低電壓穿越方法，在雙饋風機的變流器檢測到電網電壓深度不對稱跌落后、投入crowbar以釋放由于電機耦合而產生的瞬間過壓過流沖擊，避免變流器損壞；當電磁沖擊的直流分量基本衰減完畢后、啟動機側變流器控制發電機組向電網注入可靠的有功和無功功率；當機側變流器不能按照正常的正負序算法進行控制時，采用優先正序的策略控制轉子電壓的正序分量，由于轉子電壓的負序分量大于機側變流器負序控制電壓部分的壓差能量；此時：

（1）轉子電壓的負序分量按照變流器最大可控轉子電壓進行限幅值輸出、盡可能的減少轉子負序電壓大于機側變流器負序控制電壓部分的壓差能量；

（2）限幅值輸出后、剩余的壓差能量由網側變流器和chopper裝置承擔，實現風力發電機的可靠控制；具體的：

網側變流器以最大的給定電流的限定幅值運行，將轉子電壓的負序分量大于機側變流器負序控制電壓部分的壓差能量盡可能地通過網側變流器送入電網，以保證變流器直流母線的安全；同時，使用chopper裝置釋放該部分壓差能量，以穩定直流母線電壓不超過硬件保護值；

（3）在電網電壓恢復后，雙饋風機的變流器切換至正常的功率控制、以利于電網的正常穩定運行。

所述步驟（2）中，網側變流器的最大給定電流是功率單元短時過載電流。

所述步驟（2）中，當轉子負序電壓過大、網側變流器以最大給定電流運行依然不能送出全部壓差能量時，chopper裝置在整個故障穿越過程中反復動作，釋放剩余壓差能量。

本發明所產生的有益效果是：