[發(fā)明專利]基于定子串聯(lián)動態(tài)電抗的雙饋風(fēng)機綜合低電壓穿越方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810842041.3
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN108879779B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜惠蘭;周陶;賈燕琪;周照清
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

本發(fā)明涉及一種基于定子串聯(lián)動態(tài)電抗的雙饋風(fēng)機綜合低電壓穿越方法，包括：當(dāng)檢測到電網(wǎng)電壓跌落時，按照暫態(tài)控制模式1進行控制，控制模式1為投入數(shù)值較大的定子串聯(lián)電抗與RSC采用暫態(tài)磁鏈主動衰減的控制策略的綜合穿越模式，模式1中大電抗的整定原則為保證故障發(fā)生后轉(zhuǎn)子電流峰值不越限；實時觀測暫態(tài)感應(yīng)電動勢的模值，當(dāng)其衰減到設(shè)定閾值時，切換為控制模式2，其中的整定原則為保證電抗切換后轉(zhuǎn)子電流不越限；監(jiān)測電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常時，恢復(fù)機組的正常控制，并在延遲100ms切除串聯(lián)電抗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雙饋風(fēng)機的低電壓穿越方案，特別涉及一種通過動態(tài)調(diào)整定子串聯(lián)電抗值來提高雙饋風(fēng)機低電壓穿越性能的綜合策略。

背景技術(shù)

不斷提高的能源轉(zhuǎn)型要求，日新月異的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與豐富的風(fēng)能資源使得風(fēng)力發(fā)電在世界范圍內(nèi)得到了大力支持和發(fā)展。雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(DFIG)因變流器容量小、有功無功可獨立解耦控制的特點成為目前的主流風(fēng)電機型之一^[1]。然而DFIG的定子與電網(wǎng)直接相連，對網(wǎng)側(cè)電壓擾動比較敏感，其低電壓穿越技術(shù)(LVRT)仍是目前研究的熱點。尤其是隨著風(fēng)電滲透率的不斷增加，大型風(fēng)電機組在故障時的不間斷運行能力對于系統(tǒng)的安全可靠性有重要意義。目前DFIG的LVRT技術(shù)研究主要分為兩個層面^[2]：網(wǎng)側(cè)電壓小幅跌落時，通過優(yōu)化控制策略來改善風(fēng)電機組的運行特性，實現(xiàn)暫態(tài)期間風(fēng)電機組的持續(xù)并網(wǎng)運行；網(wǎng)側(cè)電壓大幅跌落時，采取硬件措施以保證風(fēng)電機組的運行安全，并盡可能向系統(tǒng)提供無功支撐。在硬件措施中，轉(zhuǎn)子側(cè)快速短接(Crowbar)是目前應(yīng)用最廣泛的LVRT措施。

發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有LVRT技術(shù)中存在以下不足：

軟件控制策略方面的研究主要包括以滅磁為目的的控制策略^[3]、以限制轉(zhuǎn)子過電流為主導(dǎo)的控制策略^[4]及暫態(tài)非線性控制器設(shè)計^[5]等，這些策略在電壓小幅跌落時能起到一定的控制效果，然而受變流器容量所限，網(wǎng)側(cè)電壓深度跌落時仍需要配合采用硬件措施；硬件措施中主流的轉(zhuǎn)子Crowbar方式雖然能抑制風(fēng)機轉(zhuǎn)子過電流，卻難以有效解決直流母線過電壓以及從系統(tǒng)吸收大量無功功率的問題^[6]；轉(zhuǎn)子側(cè)串聯(lián)限流電阻^[7]可以實現(xiàn)RSC的不間斷控制，卻會降低轉(zhuǎn)子側(cè)變流器(RSC)的電流注入能力；其他硬件穿越方式如串聯(lián)網(wǎng)側(cè)變流器(SGSC)^[8]、動態(tài)電壓恢復(fù)器^[9]等可以顯著改善DFIG的穿越性能，然而這些設(shè)備利用率低，且與DFIG的低成本優(yōu)勢相悖；定子串聯(lián)電抗是一種主動性能較好的穿越方式^[10-11]，卻面臨難以同時抑制故障過電流和充分發(fā)揮RSC暫態(tài)控制能力的矛盾，且故障結(jié)束后因切除串聯(lián)電抗導(dǎo)致的暫態(tài)沖擊也會威脅到DFIG的運行安全，因此需要對定子串聯(lián)電抗方式進行深入研究與改進。

參考文獻

[1]徐殿國，王偉，陳寧.基于撬棒保護的雙饋電機風(fēng)電場低電壓穿越動態(tài)特性分析[J].中國電機工程學(xué)報，2010(22)：29-36.

[2]張艷霞，童銳，趙杰，等.雙饋風(fēng)電機組暫態(tài)特性分析及低電壓穿越方案[J].電力系統(tǒng)自動化,2013，37(6)：7-11.

[3]張學(xué)廣，徐殿國，潘偉明，等.基于電網(wǎng)電壓定向的雙饋風(fēng)力發(fā)電機滅磁控制策略[J].電力系統(tǒng)自動化，2010，34(7)：95-99

[4]楊淑英，陳銀，周天保，等.低電壓穿越過程中雙饋風(fēng)電機組虛擬電感暫態(tài)自滅磁控制[J].電力系統(tǒng)自動化，2015，39(4)：12-18

[5]張夏麗，張琨，張磊，等.基于二階滑模控制的雙饋風(fēng)機低電壓穿越研究[J].電網(wǎng)與清潔能源，2017,33(8)：118-124.

[6]姜惠蘭，范中林，陳娟，等.動態(tài)調(diào)整轉(zhuǎn)子撬棒阻值的雙饋風(fēng)電機組低電壓穿越方法[J].電力系統(tǒng)自動化，2018，42(1)：125-131.