[發明專利]一種針對含Crowbar裝置的雙饋風電機組低電壓穿越性能改進方法

無效

• 申請號: 201410175994.0
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN103944188A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 陳思哲;章云;張淼;唐雄民;楊俊華
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02P9/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于風力發電領域，涉及雙饋風電機組低電壓穿越控制，特別涉及一種針對含Crowbar裝置的雙饋風電機組低電壓穿越性能的改進方法。

背景技術

隨著風電裝機容量在電網中所占比例的不斷增加，電網從自身安全穩定運行的角度出發，要求風電機組具備低電壓穿越能力，即能在電網電壓跌落期間維持并網運行，并能為電網提供無功功率支撐以協助電網電壓恢復。

雙饋風電機組是當前大功率變速恒頻風電機組的主要類型之一，其轉子側變流器在低電壓穿越期間面臨著因過電壓、過電流而損壞的風險，因此目前主流的做法是采用Crowbar裝置對其轉子側變流器進行保護，即在電網電壓跌落期間通過Crowbar裝置將雙饋風電機組的轉子繞組短接，并封鎖轉子側變流器，從而避免轉子側變流器的過電壓和過電流。

這種低電壓穿越方法的問題在于：雙饋風電機組正常運行時的轉差率可達同步轉速的30％，如果在轉差率較大時發生電網電壓跌落，Crowbar裝置將雙饋風電機組的轉子繞組短接后，發電機將從電網吸收大量的無功功率，導致電網電壓的二次跌落。

新增無功補償裝置以提供無功支撐的方法雖然能在一定程度上緩解該問題，但考慮到無功補償裝置的無功功率輸出能力在電網電壓跌落期間會大幅降低，因此該方法的經濟性太低。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足之處，本發明的目的在于提供一種針對含Crowbar裝置的雙饋風電機組低電壓穿越性能改進方法，通過新增部分裝置并配合適當的控制方法，減少電網電壓跌落期間雙饋風電機組從電網吸收的無功功率，以滿足電網對雙饋風電機組低電壓穿越能力的要求。

為達到上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種針對含Crowbar裝置的雙饋風電機組低電壓穿越性能改進方法，針對由雙饋風力發電機、轉子側變流器、直流側電容、電網側變流器、Crowbar裝置、主控系統構成的雙饋風電機組主流拓撲結構，在上述設備的基礎上新增一套由雙饋電機、永磁電機、永磁電機驅動變流器構成的裝置，其特征在于：在Crowbar裝置短接雙饋風力發電機轉子繞組以應對電網電壓跌落故障期間，主控系統通過控制新增雙饋電機的旋轉速度，使雙饋風力發電機定子繞組頻率主動匹配雙饋風力發電機轉速，從而令雙饋風力發電機的轉差率接近于零，減少低電壓穿越期間雙饋風力發電機從電網吸收的無功功率；

所述的一種針對含Crowbar裝置的雙饋風電機組低電壓穿越性能改進方法，為改進低電壓穿越性能所新增的裝置與雙饋風電機組原有裝置的連接方式為：雙饋電機的轉子繞組連接雙饋風力發電機的定子繞組，雙饋電機的定子繞組連接工頻電網，雙饋電機與永磁電機的轉子同軸機械連接，永磁電機由連接到直流側電容的永磁電機驅動變流器拖動；

所述的一種針對含Crowbar裝置的雙饋風電機組低電壓穿越性能改進方法，主控系統在監測到電網電壓跌落故障、啟動Crowbar裝置短接雙饋風力發電機轉子繞組的同時，根據測得的雙饋風力發電機轉速，以零轉差率為目標產生雙饋風力發電機定子繞組的頻率參考值，并根據該頻率參考值和當前電網的頻率產生雙饋電機的轉速參考值，然后采用轉速閉環控制方法，通過永磁電機驅動變流器控制與永磁電機同軸機械連接的雙饋電機轉速，使其迅速跟隨轉速參考值。

所述的一種針對含Crowbar裝置的雙饋風電機組低電壓穿越性能改進方法，為延長雙饋風電機組低電壓穿越運行的時間，可增設輔助電源以維持直流側電容的電壓。

本發明的優點和積極效果是：

在Crowbar裝置短接雙饋風電機組轉子繞組以應對電網電壓跌落期間，大幅降低雙饋風電機組從電網吸收的無功功率，避免由此引發的電網電壓二次跌落，提高雙饋風電機組的低電壓穿越性能。

本發明既可以用于對已投入運行的雙饋風電機組的技術改造，也可以用于新生產的雙饋風電機組。

附圖說明

圖1為雙饋風電機組的原理圖，其中虛線框所包圍的部分為改進低電壓穿越性能所新增的裝置。

具體實施方式

本發明提供一種針對含Crowbar裝置的雙饋風電機組低電壓穿越性能改進方法，在原有裝置的基礎上新增雙饋電機、永磁電機、永磁電機驅動變流器，在Crowbar裝置短接雙饋風電機組轉子繞組以應對電網電壓跌落期間，通過控制新增雙饋電機的轉速，使雙饋風電機組定子繞組的頻率主動匹配風力機轉速，從而減少雙饋風電機組從電網吸收的無功功率，避免由此引發的電網電壓二次跌落。