[發明專利]風力發電機組的變流器控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201410439334.9
• 申請日: 2014-08-31
• 公開（公告）號: CN104300574B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 艾斯卡爾;王海龍;喬元;黃遠彥;劉漢民;馬力;王銀明;牛虎;何紅光;任巍曦
• 申請（專利權）人: 新疆金風科技股份有限公司;國家電網公司;國網新源張家口風光儲示范電站有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 北京金律言科知識產權代理事務所(普通合伙)11461
• 代理人: 逯博,羅延紅

技術領域

本發明涉及風力發電技術，尤其涉及一種風力發電機組的變流器控制方法及裝置。

背景技術

隨著風電并網規模以及風力發電容量的不斷擴大，風力發電機組與電網的相互影響已變得不容忽略，當電網出現擾動和故障的情況時，若風力發電機組不具備一定的電網故障抵御能力，一遇到電網擾動或故障就自動解列則會增加局部電網故障的恢復控制難度，惡化電網安全穩定性，甚至會加劇故障、引起連鎖反應并導致系統崩潰。

其中，從并網點處的電壓高低角度來看，并網點電壓在額定電壓的90％～110％之內視為并網點處于正常運行狀態，高于正常范圍視為并網點處于高電壓運行狀態，低于正常范圍視為并網點處于低電壓運行狀態。在并網點處于高電壓運行狀態下，風力發電機組仍然能夠保持正常并網工作的能力稱為高電壓穿越能力，相應地，在并網點處于低電壓運行狀態下，風力發電機組仍然能夠保持正常并網工作的能力稱為低電壓穿越能力。如果風力發電機組不具備低電壓穿越能力和高電壓穿越能力，將會導致脫網事故，嚴重影響整個電網的電力傳輸。目前的風力發電機組具備一定的低電壓穿越能力，但是仍缺少高電壓穿越的能力，當風力發電機組處于高電壓穿越狀態時，往往會造成脫網故障。

如以2011年在西北電網和華北電網發生的批量脫網事故為例說明，當時，主變壓器低壓側電纜頭的短路事故直接引起了電網側低電壓故障，不具備低電壓穿越能力的一批風力發電機組批量脫網，緊跟著，因為主變壓器的低壓側配套的固定投切電容器組等無功功率補償設備不具備自投切功能，低電壓故障結束后沒能及時退出運行，造成局部區域無功功率的過剩、電壓驟升，使部分風力發電機組因高電壓保護動作切除，即不具備一定高電壓穿越能力的第二批風力發電機組批量脫網。經當時的調查情況來看，第二批脫網的風力發電機組數量遠遠超過了第一批脫網的風力發電機組數量。

因此，為了維護電網的安全穩定運行，各國電網部門根據自身實際對風電場的電力接入提出了嚴格的技術要求，先后出臺了風電并網準則，概括起來主要涉及有功功率控制、無功功率控制、電壓控制、頻率控制、低電壓穿越等方面。雖然中國目前并沒有明確高電壓并網準則，但從上述例子可以看出，風力發電機組具備高電壓穿越能力是有必要的，可以減少風力發電機組批量脫網規模，避免連鎖反應和事故擴大，因此未來電網的發展必將對風力發電機組的高電壓穿越提出更為嚴格的要求。因此，如何實現風力發電機組高電壓穿越以及如何實現高電壓穿越控制、低電壓穿越控制和正常運行控制之間的平穩切換，已經成為風力發電技術領域急需要解決的問題。

發明內容

本發明的實施例提供一種風力發電機組的變流器控制方法及裝置，以實現對風力發電機組的高電壓穿越狀態的識別，并通過對風力發電機組的變流器的控制實現在高電壓穿越狀態下的連續并網運行。

為達到上述目的，本發明的實施例提供了一種風力發電機組的變流器控制方法，其中，在所述變流器的直流母線上并聯有直流儲能電路，該方法包括如下步驟：

第一檢測步驟：檢測電網側的實測三相電壓U_abc和實測三相電流I_abc、變流器側的實測直流母線電壓U_dc，并根據所述實測三相電壓U_abc和實測三相電流I_abc計算電網側的實測有功功率P_grid和實測無功功率Q_grid；

根據所述實測三相電壓U_abc對并網點的運行狀態進行判斷，如果并網點處于高電壓運行狀態，則執行如下步驟：

逆變器控制步驟：根據實測三相電壓U_abc、實測三相電流I_abc、實測直流母線電壓U_dc、直流母線電壓給定值U_dcref、實測無功功率Q_grid以及無功功率控制指令Q_ref對所述變流器的逆變器進行控制；

直流Chopper電路控制步驟：根據實測直流母線電壓U_dc和直流母線電壓給定值U_dcref對直流Chopper電路進行控制；

第二檢測步驟：檢測儲能模塊充放電實測電流I_s；

直流儲能電路控制步驟：根據實測直流母線電壓U_dc、直流母線電壓給定值U_dcref以及儲能模塊充放電實測電流I_s對直流儲能電路的充放電進行控制，