[發明專利]一種電網失電條件下的風電機組極限載荷控制系統及方法

有效

• 申請號: 202110732448.2
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113452019B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 張林偉;蔡安民;林偉榮;袁曉旭
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種電網失電條件下的風電機組極限載荷控制系統及方法，包括變流器網側逆變模塊、主控、變流器機側整流模塊和旁路負載；主控輸入端連接風電機組的電網端，主控輸出端連接變流器網側逆變模塊和變流器機側整流模塊的輸入端，變流器網側逆變模塊和電網端連通，變流器機側整流模塊輸入端連接發電機；當電網正常時，風電機組的發電機通過變流器機側整流模塊和變流器網側逆變模塊連接電網端；當電網發生脫網時，風電機組的發電機負載端通過變流器機側整流模塊連接旁路負載。有效抑制風電機組因脫網導致的轉速增加，降低極限載荷。

技術領域

本發明屬于風力發電領域，涉及一種電網失電條件下的風電機組極限載荷控制系統及方法。

背景技術

風力發電機組是一個涉及空氣動力學、結構力學、結構動力學、氣動彈性力學、控制理論、機械、建筑等專業的復雜多學科系統。風電機組的載荷主要來源是氣動載荷、重力載荷、慣性載荷，是影響整個風力發電系統成本和效率的重要因素，載荷除了關系到機組的安全性以外，還直接決定機組的制造成本。降低機組的載荷是提高機組發電性能而提質增效和降低制造成本的重要手段。

目前風電機組的設計主要是依據GL和IEC61400標準對整機的極限和疲勞載荷進行計算分析，在機組設計評估階段，必須考慮在風電機組使用的壽命期內可能出現的極端條件和一般可能性，如極端陣風或極端湍流風、電網失電、變槳故障等等可能發生的情況。而極端情況中的一種或多種情況疊加發生時，必然會產生極限載荷。極限載荷過大時，必須對風電機組的各子系統和零部件進行加強，才能保證零部件不發生失效或破壞，會限制機組的風輪直徑和制造成本等，嚴重影響機組的發電性能。

隨著風電機組的大型化，葉片和塔筒也在朝著更長更高的方向發展，除風資源條件的隨機變化外，機組的負載特性的些許變化也會對機組產生相對較大的影響。特別是極端陣風ECD、EOG、EWS等極端風速發生時，一旦疊加電網失電或機組脫網的情況，對機組的載荷沖擊和振動影響已成為目前機組大型化設計的重要影響工況設計。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種電網失電條件下的風電機組極限載荷控制系統及方法，有效抑制風電機組因脫網導致的轉速增加，降低極限載荷。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種電網失電條件下的風電機組極限載荷控制系統，包括變流器網側逆變模塊、主控、變流器機側整流模塊和旁路負載；

主控輸入端連接風電機組的電網端，主控輸出端連接變流器網側逆變模塊和變流器機側整流模塊的輸入端，變流器網側逆變模塊和電網端連通，變流器機側整流模塊輸入端連接發電機；

當電網正常時，風電機組的發電機通過變流器機側整流模塊和變流器網側逆變模塊連接電網端；當電網發生脫網時，風電機組的發電機負載端通過變流器機側整流模塊連接旁路負載。

優選的，旁路負載采用備用電源或超級電容。

優選的，風電機組上設置有振動傳感器，振動傳感器輸出端連接主控輸入端。

進一步，振動傳感器設置在風電機組的塔頂或機艙。

優選的，風電機組的發電機上設置有轉速傳感器，轉速傳感器輸出端連接主控輸入端。

優選的，風電機組上設置有變槳驅動裝置，變槳驅動裝置輸入端連接有主控。

優選的，當風電機組為永磁直驅風力發電機組時，旁路負載采用超級電阻回路。

優選的，當風電機組的發電機為需要勵磁的發電機時，定子端為負載端，旁路負載采用超級電阻回路，轉子端連接有蓄電池或超級電容。