[發明專利]一種DFIG的低電壓穿越方法

有效

• 申請號: 201811340020.8
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109301884B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 王星華;陳豪君
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H02J3/50
• 分類號: H02J3/50;H02J3/12
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本申請公開了一種DFIG的低電壓穿越方法，包括：在發生故障時，監測當前并網點電壓、轉子與轉子側變流器之間的當前轉子電流、轉子側變流器的當前直流側電壓；若當前轉子電流超過第一預設電流值，關斷轉子與轉子側變流器間的旁路開關，接入與旁路開關并聯的制動電阻，制動電阻的阻值與當前并網點電壓對應；若當前直流側電壓超過電壓閾值，在轉子側變流的直流側接入卸荷電路。由于本發明中制動電阻阻值在不同的故障程度下可靈活選擇，克服了固定電阻的缺點，改善了機組的瞬間性能，具備更好的低電壓穿越效果。由于擺脫了撬棒保護，在接入制動電阻時轉子側變流器依然處于可控狀態，減少DFIG從電網中吸收的無功功率，有助于電網電壓恢復正常。

技術領域

本發明涉及電路設計領域，特別涉及一種DFIG的低電壓穿越方法。

背景技術

近年來，隨著電力電子技術的迅速發展，以環保和可循環利用為出發點的風力發電技術也日趨成熟，風機在電網所占比重不斷提高，它對整個電網造成的影響已經不可忽略。雙饋感應發電機DFIG(Doubly Fed Induction Generator)作為主流風機類型，具有成本低、易維護，能實現有功、無功解耦控制和最大功率跟蹤等優點，但其特殊的結構導致機組對系統的擾動和故障比較敏感，暫態特性更復雜。DFIG受到嚴重干擾時可能會為了保護自身而選擇脫網，而多臺風機同時脫網大大增加了電網的有功缺額，對電網的穩定性和電能質量構成威脅，嚴重時可造成電網崩潰。因此風電場接入電力系統技術規定，并網風機需要擁有一定的低電壓穿越能力，即電網發生故障時，風機應能保持不脫網運行一段時間，并且向電網提供一定的無功功率以幫助其恢復正常。

目前雙饋風機的低電壓穿越方式可分為改進控制策略和增設硬件設備兩類：

第一類主要通過各種控制策略加快某些暫態電氣量的衰減速度和降低其幅值來實現低電壓穿越，此類方法受限于變流器的容量大小，適用于電壓跌落較輕的情況。

第二類一般適合電壓跌落嚴重的情況，其中撬棒(crowbar)保護被廣泛應用于實際工程中。傳統撬棒保護具有良好的限流作用，但其投入過程中，轉子繞組與變流器的連接被斷開，DFIG處于異步運行狀態，將從電網中吸收無功以勵磁。撬棒保護發展至今，有對撬棒阻值和投切時間優化的研究，也有動態調整撬棒電阻以適應各種電壓跌落程度的改進方法，上述策略雖然在一定程度上可通過減少撬棒的投入次數和時間來減小DFIG吸收的無功，但終究沒有解決變流器失控的問題。

另有學者提出轉子側串聯電阻與直流側卸荷電路協調控制的方案，串聯電阻具有直接控制電流大小的顯著優點，有效減小流向直流母線電容器的電流，從而避免直流母線過電壓，但串聯固定電阻往往靈活性不高，無法兼顧不同電壓跌落程度下的低電壓穿越效果，目前制動電阻大多是按最嚴重的故障情況來整定的，而在電壓跌落較輕時投入大電阻會造成轉子電壓和電磁轉矩振蕩幅度大，容易影響機組的暫態穩定性。

因此，如何提供一種解決上述技術問題的方案是目前本領域技術人員需要解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種DFIG的低電壓穿越方法，以便能夠減少DFIG從電網吸收的無功功率，靈活地應對多種故障環境，達到較好的保護效果。其具體方案如下：

一種DFIG的低電壓穿越方法，包括：

在發生故障時，監測當前并網點電壓、轉子與轉子側變流器之間的當前轉子電流、所述轉子側變流器的當前直流側電壓；

若當前轉子電流超過第一預設電流值，關斷所述轉子與所述轉子側變流器之間的旁路開關，接入與所述旁路開關并聯的制動電阻，所述制動電阻的阻值與當前并網點電壓對應；

若當前直流側電壓超過電壓閾值，在所述轉子側變流器的直流側接入卸荷電路。

優選的，所述若當前轉子電流超過第一預設電流值，關斷所述轉子與所述轉子側變流器之間的旁路開關，接入與所述旁路開關并聯的制動電阻之后，還包括：