[發明專利]直流輸電雙饋型風電機組功率波動及故障控制系統與方法

有效

• 申請號: 201710893698.8
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107482653B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 蔡彬;閆紹敏;褚曉廣;陳志遠;肖群;孔英
• 申請（專利權）人: 曲阜師范大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38;H02J3/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種直流輸電雙饋型風電機組功率波動及故障控制系統，其特征在于，包括：雙饋型風電機組、儲能系統、第一接觸器、第二接觸器，所述雙饋型風電機組包括風力機、齒輪箱、雙饋型發電機、定子側變流器、轉子側變流器、網側直流變流器；所述儲能系統包括第一儲能設備、第二儲能設備、第一功率變換器、第二功率變換器、第三功率變換器和儲能控制系統；所述儲能控制系統包括數據采集模塊、風電功率預測模塊、電網調度出力指令通信模塊，并輸出控制信號分別至第一功率變換器、第二功率變換器、第三功率變換器；所述數據采集模塊采集風電機組實時功率、所述第一儲能設備及第二儲能設備的端電壓和充放電電流、直流電網電壓及電流、風速。

2.根據權利要求1所述的直流輸電雙饋型風電機組功率波動及故障控制系統，其特征在于，所述定子側變流器一端與所述雙饋型發電機的定子連接，另一端分別與所述第一接觸器、所述網側直流變流器連接；所述轉子側變流器一端與所述雙饋型發電機的轉子連接，另一端分別與所述第一接觸器的另一端、所述第一功率變換器連接；所述第一功率變換器的另一端與所述第一儲能設備連接；所述第二功率變換器的一端與所述雙饋型發電機的定子連接，另一端與所述第一儲能設備連接；所述網側直流變流器的另一端與所述第二接觸器相接，所述第二接觸器的另一端分別與所述第三功率變換器和直流輸電線路連接；所述第三功率變換器的另一端與所述第二儲能設備連接。

3.一種如權利要求1或2所述的直流輸電雙饋型風電機組功率波動及故障控制系統的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，在風機啟動并網前，所述第一接觸器處于斷開位置，首先由所述儲能控制系統控制所述第一功率變換器使其工作于放電模式，由所述第一儲能設備為所述轉子側變流器提供逆變電源，并使轉子側變流器的直流側電壓U_B穩定；其次控制所述轉子側變流器給所述雙饋型發電機的轉子提供三相交流勵磁電流，風電機組啟動；

步驟2，在風電機組啟動后，首先控制所述定子側變流器將發電機定子發出的頻率和幅值均可變化的交流電進行整流、升壓穩壓，當所述定子側變流器的直流側電壓U_A等于所述轉子側變流器的直流側電壓U_B時，閉合所述第一接觸器；其次控制所述網側直流變流器使其工作于升壓模式，當其輸出電壓U_D等于直流電網電壓U_bus時，閉合所述第二接觸器，將雙饋型發電機發出的功率輸送至直流電網；

步驟3，風電機組并網后，在正常運行情況下，使所述網側直流變流器工作于定功率控制模式，確保所述定子側變流器輸出電壓U_A維持穩定；同時采用功率波動抑制方法，控制所述第一功率變換器、所述第三功率變換器使其根據功率平穩輸出指令和雙饋型風電機組輸出功率情況分別對所述第一儲能設備、第二儲能設備進行充放電，實現系統功率平穩輸出；

步驟4，在電網發生電壓跌落的情況下，采用電壓跌落故障控制方法，分別控制所述第一功率變換器、所述第二功率變換器、所述第三功率變換器和所述轉子側變流器工作于電壓跌落故障控制模式，控制所述網側直流變流器切換至定直流電壓控制模式；當電網電壓恢復正常后，采用電壓恢復控制方法，使所述風電機組逐步恢復正常，并轉至步驟3；

步驟5，在電網發生過電壓的情況下，使所述第三功率變換器工作于過電壓故障控制模式，對所述第二儲能設備進行充電，使其作為直流輸電線路的快速放電裝置，對直流電網電壓進行鉗位，抑制過電壓，確保直流電網電壓U_bus穩定；

步驟6，在直流輸電線路斷線的情況下，首先使所述網側直流變流器切換至定直流電壓控制模式；其次使所述第二功率變換器工作于整流狀態，對所述第一儲能設備進行充電，同時使所述第三功率變換器工作于過電壓故障控制模式，對所述第二儲能設備進行充電，抑制過電壓；第三，使所述轉子側變流器切換至斷線故障控制模式，使風力發電機輸出功率為零，并停機；第四，使所述定子側變流器、所述第二功率變換器停機，閉鎖所述網側直流變流器，斷開所述第二接觸器，使所述第三功率變換器停機，進行線路檢修。