[發明專利]一種風電機組變槳系統高電壓穿越控制系統及方法

在審

• 申請號: 201811628586.0
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109474018A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 劉行中;夏桂森;徐鍵;竇康明;聶鈺珂;曹品;劉志祥;白玉麟;葉建;譚小剛;劉小容;凌靜;譚海燕
• 申請（專利權）人: 重慶科凱前衛風電設備有限責任公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 黃河

本發明提供了一種風電機組變槳系統高電壓穿越控制系統及方法，通過在變槳系統電源模組驅動電源的整流電路中位于充電電阻的前端增加串聯了熱敏電阻，且通過切換繼電器對熱敏電阻進行通路/短路控制，并通過交流端電壓采集器采集監測變槳系統電源模組驅動電源外部輸入的三相交流電源的電壓有效值，進而利用交流端電壓比較器根據三相交流電源的電壓情況控制切換繼電器對熱敏電阻的通路/短路工況進行切換，聯合借助變槳系統中驅動電源、后備電源和備電源管理電路原有的低壓保護功能，實現了對風電機組變槳電機驅動模塊的高電壓穿越控制，技術思路巧妙、系統改造成本和技術難度低，為風電機組中變槳電機驅動模塊的高電壓穿越控制提供了新的技術思路。

技術領域

本發明涉及風力發電系統控制技術領域，特別涉及一種風電機組變槳系統高電壓穿越控制系統及方法。

背景技術

在風電機組中，變槳系統電源模組驅動電源是變槳系統的重要組成部分。如圖1所示，變槳系統電源模組驅動電源主要包括整流電路、濾波電容電路、后備電源、以及后備電源管理電路，其主要功能是，將外部三相交流端400V交流電壓通過整流電路變成脈動的直流電，再用濾波電容濾除脈動直流電中的交流成分后得到560V直流電源，加載到直流母線上，為變槳電機驅動模塊提供560V直流電源；同時，變槳系統電源模組驅動電源還通過后備電源管理電路，負責對后備電源（超級電容）進行充電和低壓保護管理，后備電源管理電路根據后備電源和變槳系統電源模組驅動電源輸出至直流母線端的電壓，當后備電源電壓低于限值時備電源管理電路啟動充電功能，通過變槳系統電源模組驅動電源對后備電源充電，當因外部三相電源交流端掉電等原因導致驅動電源輸出至直流母線端電壓過低時，后備電源管理電路啟動升壓功能，通過后備電源向直流母線端供電，使得直流母線端升壓，以保證變槳電機驅動模塊正常運行，實現低壓保護功能。為了防止在開啟主回路時大電容充電而引起電流過大損壞硅堆，故在變槳系統電源模組驅動電源的整流電路中設置有充電電阻進行限流，對濾波電容進行啟動后的預充電過程，預充電的同時，對直流母線端的電壓進行監測，當預充電至直流母線電壓達到400 VDC后，通過設計控制電路切換使得充電電阻被短路，并結束限流啟動的預充電過程，進入正常運行狀態，對變槳電機驅動模塊進行供電。

隨著風電場規模和風力發電容量的不斷擴大，當電網故障或者擾動，引起變槳系統電源模組驅動電源的外部輸入三相交流電源的電壓突然升高時，將會導致直流母線電壓越限，從而對及直流母線電容構成威脅，甚至可能會導致嚴重的連鎖反應，影響變槳電機驅動模塊的正常運行。基于安全穩定運行和控制保護要求，很多國家制定了新的并網技術規定，近年來，高電壓穿越已經越來越被重視，我國國標要求風電機組應滿足高電壓穿越要求，當發生高電壓連鎖故障穿越故障時，要求風電機組的各個組件能夠在規定的電壓和時間范圍內應具備不脫網連續運行的能力，以能夠在電壓恢復正常后快速實現功率恢復。對于風電機組的變槳系統，也應當設計滿足高電壓穿越要求。

因此，需要對風電機組的變槳系統電源模組驅動電源的相關電路設計進行改造優化，使得風電機組的變槳電機驅動模塊具備一定的高電壓穿越能力，使其在電網故障或者擾動引起電壓突然升高時，風電機組能夠不間斷的運行，完成電網電壓驟升到恢復正常過程的高電壓故障穿越。

發明內容

針對現有技術中存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種風電機組變槳系統高電壓穿越控制系統，用以使得風電機組的變槳電機驅動模塊具備高電壓故障穿越能力。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：