[發明專利]一種多相風機直流并網系統及其低壓穿越控制方法

有效

• 申請號: 202110604432.3
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113315114B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 楊光源;周詩嘉;辛清明;王振;彭光強;武霽陽;馮雷;徐爽;潘烙
• 申請（專利權）人: 中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司檢修試驗中心;南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10;H02M3/335;H02M1/32;H02J5/00;H02P9/00;H02P101/15;H02P103/20
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉曉娟

本發明實施例涉及一種多相風機直流并網系統及其低壓穿越控制方法，該方法通過第一觸發脈沖信號控制隔離變換模塊的開關元件運行，以及采用第二觸發脈沖信號控制半橋模塊的開關元件運行，使多相風機直流并網系統實現低壓穿越的直流并網。該多相風機直流并網系統的低壓穿越控制方法通過發電電機的轉速外環控制實現發電電機側最大功率跟蹤，通過跟蹤發生故障時，匯總半橋模塊中半橋子模塊的電容電壓平均值實現直流并網低壓穿越控制，無需輔助設備實現低電壓穿越，也提高了多相風機直流并網系統的穩定性，解決了現有多相風機直流并網系統采用三相風機直流并網需要借助輔助設備實現低電壓穿越，增加多相風機直流并網系統建設成的技術問題。

技術領域

本發明涉及新能源發電技術領域，尤其涉及一種多相風機直流并網系統及其低壓穿越控制方法。

背景技術

近年來全球經濟規模快速增長，然而隨之而來的日趨嚴重的環境保護及資源短缺等問題隨之呈現。因此，能源再生利用與可持續發展成為當今社會發展追求目標。

目前能源再生利用有風力發電技術，風力發電技術的快速發展使得使用風力發電代替傳統化石燃料發電的比例正逐步上升，現代風力發電中應用最為廣泛的是雙饋風力多相風機直流并網系統和永磁同步風力多相風機直流并網系統。雙饋風力多相風機直流并網系統的主要優點在于其變頻控制器的最大功率僅為風機總功率的30％左右，這就顯著降低了整個多相風機直流并網系統的成本；但其缺點在于風力發電機對所并電網的波動相對敏感，電網側電壓波動較大時，雙饋風力多相風機直流并網系統容易跳閘和脫網。而永磁同步多相風機直流并網系統因為與所并電網是相對隔離的，永磁同步發電機所受沖擊很小，壽命較長，故障率相對較低，特別是整個多相風機直流并網系統對電壓波動不甚敏感，可以說是電網友好型風機，隨著可控硅部件成本的同步降低，永磁同步風力多相風機直流并網系統會逐步主導今后風力發電的發展趨勢。

傳統風力發電機采用三相電機，輸出電壓僅為數百伏，風電機組單機容量的增大使其輸出電流大大增加，過大的輸出電流增大了多相風機直流并網系統的損耗，提高了多相風機直流并網系統中變流器的功率器件的電流應力，影響多相風機直流并網系統的可靠性；并且，風力發電機產生的交流電經AC-DC-AC兩級變換為工頻交流電后，還需經變壓器升壓并入中壓交流電網，其需要的工頻升壓變壓器占地面積大、大大增加了發電廠的建設成本。

發明內容

本發明實施例提供了一種多相風機直流并網系統及其低壓穿越控制方法，用于解決現有多相風機直流并網系統采用三相風機直流并網需要借助輔助設備實現低電壓穿越，增加多相風機直流并網系統建設成的技術問題。

為了實現上述目的，本發明實施例提供如下技術方案：

一種多相風機直流并網系統的低壓穿越控制方法，應用于多相風機直流并網系統上，所述多相風機直流并網系統包括發電電機、整流模塊、隔離變換模塊和半橋模塊，該多相風機直流并網系統的低壓穿越控制方法包括以下步驟：

獲取當前多相風機直流并網系統運行環境的風速以及獲取所述發電電機的葉片半徑和葉尖速比，采用電機轉速公式計算得到參考電機轉速；

獲取所述發電電機運行的實際轉速，將所述參考電機轉速與所述實際轉速作差，得到轉速差；并將所述轉速差輸入第一PI調節器，所述第一PI調節器輸出參考電流；

獲取所述整流模塊輸出的電流，將所述電流與所述參考電流作差，得到第一電流差；并將所述第一電流差輸入第二PI調節器，所述第二PI調節器輸出初始調制信號；

獲取所述半橋模塊中電容的電容額定電壓、電容平均電壓和電容允許穿越電壓，若所述電容平均電壓不大于電壓閾值，對所述電容額定電壓與所述電容平均電壓作差，得到電容電壓差值并將所述電容電壓差值輸入第三PI調節器，所述第三PI調節器輸出低壓穿越調制信號；若所述電容平均電壓小于所述電壓閾值，令所述低壓穿越調制信號為0；