[發明專利]一種雙饋風電機組故障處理系統及機組結構

在審

• 申請號: 201710940298.8
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107482685A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 張軍利;張元敏;張格麗;王紅玲
• 申請（專利權）人: 許昌學院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/16;H02J3/01
• 代理公司: 深圳茂達智聯知識產權代理事務所(普通合伙)44394
• 代理人: 胡慧

技術領域

本發明涉及一種雙饋風電機組的結構，尤其涉及的是，一種雙饋風電機組故障處理系統及機組結構。

背景技術

風電機組接入電力系統的滲透率不斷增加，有必要提高其故障穿越能力，滿足國家電網公司頒布的電網安全運行準則《風電場接入電力系統技術規定GB/T19963-2011》要求。作為目前變速恒頻風力發電技術的主要機型之一，采用雙饋發電機DFIG的雙饋風電機組在公共連接點PCC電壓故障時的運行能力(即故障穿越能力)有待提高。

雙饋風電機組的故障穿越能力受到背靠背PWM變流器容量的限制，其對公共連接點電壓的故障比較敏感，需要采取保護措施，抑制雙饋發電機DFIG轉子側過電流，保護背靠背PWM變流器。采用改進背靠背PWM變流器的控制技術，如變流器的比例諧振控制技術、雙dq-PI轉子電流控制技術、基于電壓的功率補償方法、采用主動阻尼器的控制方法等可以抑制背靠背PWM變流器的轉子過電流，可以提高電網電壓跌落故障期間雙饋風電機組的運行能力。

采用轉子撬棒Crowbar和定子撬棒Crowbar保護技術作為雙饋風電機組實現故障穿越的有效手段之一，其在公共連接點電壓跌落故障期間，封鎖背靠背PWM變流器的觸發脈沖，同時在雙饋發電機轉子側接通撬棒電阻，可以有效限制雙饋發電機DFIG轉子過電流。

采用直流側卸荷Chopper保護電路抑制背靠背PWM變流器的直流側過電壓，或采用超級電容器穩定直流側電壓可以提高背靠背PWM變流器的性能，進而提高雙饋風電機組的故障穿越能力。

在雙饋發電機DFIG定子側加裝輔助裝置如動態電壓恢復器，可以提高風電機組的故障穿越能力。

部分文獻將上述多個故障穿越方法組合運用，實現雙饋風電機組的故障穿越，收到了一定的效果。

少量文獻考慮在雙饋發電機DFIG的定子側、轉子側和機側變流器與網側變流器的交流側之間安裝三相電子開關，根據公共連接點電壓情況控制電子開關的導通和關斷，可以短期內控制背靠背PWM變流器作靜止無功發生器使用，幫助公共連接點電壓恢復，具有一定的理論意義。

但是，現有技術主要存在以下不足：

1、改進背靠背PWM變流器的控制技術，只能在較小的范圍內實現雙饋風電機組的故障穿越，不能實現公共連接點電壓深度跌落時的故障穿越。

2、采用撬棒Crowbar保護電路的雙饋風電機組故障穿越技術，在撬棒Crowbar保護電路投入工作過程中，雙饋發電機DFIG轉子側的背靠背PWM變流器退出工作，背靠背PWM變流器失去對雙饋發電機DFIG的控制作用，不能為公共連接點電壓恢復提供無功功率支撐。

3、在背靠背PWM變流器的直流側增加卸荷Chopper保護電路或超級電容器的方法不能有效抑制機側變流器的動態過電壓和過電流。

4、在雙饋發電機DFIG定子側加裝輔助裝置的方法增加了硬件成本，還必須考慮協調控制問題。

5、僅在雙饋發電機DFIG的定子側、轉子側和機側變流器與網側變流器的交流側之間安裝三相電子開關，會造成公共連接點電壓故障時雙饋發電機DFIG的頻繁啟停，不利于雙饋發電機DFIG的控制，同時背靠背PWM變流器發出無功功率的同時會產生一定量的諧波污染。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種雙饋風電機組的故障處理系統及機組結構，不僅能夠實現公共連接點電壓輕度跌落時的故障穿越，也能夠實現公共連接點電壓深度跌落時的故障穿越；在公共連接點電壓深度跌落故障時該雙饋風電機組故障處理系統還能夠較大程度地向公共連接點提供無功功率支撐；避免背靠背PWM變流器的直流電容器過電壓，有效抑制機側變流器的動態過電壓和過電流；無需增加復雜的硬件裝置，控制方法簡單，便于工程實踐；增加雙饋風電機組的故障處理系統發出無功功率，降低背靠背PWM變流器交流側的諧波污染，減少雙饋發電機DFIG啟停次數，提高公共連接點電壓故障時雙饋發電機的控制性能。

為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：一種雙饋風電機組故障處理系統，包括雙饋發電機DFIG、背靠背PWM變流器、濾波電路LCL1、濾波電路LCL2、三相電子開關K1、三相電子開關K2、三相電子開關K3、三相電子開關K4、三相撬棒電路RL、公共連接點PCC，三相變壓器T、三相斷路器QF、故障處理邏輯控制器、輕度故障處理控制器、深度故障處理控制器；