[發明專利]儲能式液壓型風電機組的高電壓穿越控制系統及控制方法

在審

• 申請號: 202110916627.1
• 申請日: 2021-08-11
• 公開（公告）號: CN113638842A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 高偉;桂嘉妮;陳立娟;艾超;張琳;鄭鵬飛
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04;F03D9/17;F03D9/25;F03D17/00;F03D80/00;H02J3/38;H02P9/04
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 王磊

本發明具體涉及一種儲能式液壓型風電機組的高電壓穿越控制系統，包括風力機部分、液壓傳動部分、液壓儲能部分和并網部分，并提供一種基于該控制系統的控制方法。由于高電壓穿越時，電壓幅值會存在突變，對風電機組的設備有較大沖擊，本發明采用液壓儲能，可以緩沖電壓突變帶來的沖擊，保證設備不脫網連續運行；在高電壓穿越時，液壓儲能部分能夠對系統中輸入的能量進行實時調控，從根源上協調能量的調配，在避免多余能量損壞系統的同時，充分利用多余能量，在泵工況下吸收儲能，在馬達工況下輸出放能。

技術領域

本發明屬于風力發電技術領域，具體涉及一種儲能式液壓型風電機組的高電壓穿越控制系統及控制方法。

背景技術

隨著環境和能源問題的日益加劇，風力發電越來越受到國內外的關注，風力發電產業也因此迅速發展。截至2019年底，全球新增風電裝機容量約60.4GW，其中，我國新增風電裝機容量26.155GW，占全球風能市場新增裝機容量的43.3％，全國風電年發電量占全國總發電量5.5％，風電已成為我國電力系統重要組成部分。

但是近年來風電機組的高電壓穿越問題給電網安全及新能源發展帶來了較大制約，對此，相關技術人員進行了一系列研究并取得了一定成果。

CN110867895A中提出一種風電機組高電壓穿越控制方法，該方法根據電網電壓狀態變流器執行不同的控制策略，當變流器處于高電壓穿越狀態時，變流器計算功率值，控制網側IGBT模塊和機側IGBT模塊，控制變流器有功輸出控制，并開始啟動感性無功分抵控制；監測電網電壓和直流母線電壓，決定Crowbar回路是否動作，使得風電機組變流器直流側、功率器件所承受的電壓小于電網電壓，從而實現高電壓穿越。但是該方法沒有從源頭上將能量進行實時調控。

CN110138012A中提出了一種風電機組高電壓穿越控制方法，當監測到電網電壓達到第一預設條件時，啟動電阻分壓的方式使變槳驅動器所在的直流回路電壓降低；當監測到電網電壓達到第二預設條件時，切斷變槳驅動器和主控系統之間的連接，使變槳驅動器利用后備電源提供的電能進行緊急順槳；當監測到電網電壓恢復到正常工作電壓范圍值時，連通變槳驅動器和主控系統之間的連接，使變槳驅動器利用電網提供的電能工作。該方法還需額外使用后備電源，外置電源使用過程比較繁瑣。

CN109842144A中提供一種解決風電機組高電壓穿越的聯合控制方法，當風電機組端口電壓驟升時，啟動風電場主變壓器低壓側靜止型無功發生器SVG的閉環無功控制，調節其無功輸出量，使其從電網吸收感性無功功率。當電壓升高至所述風電機組變流器的啟動閾值時，啟動變流器的無功功率控制，使其從電網吸收感性無功功率，實現了SVG無功控制、變流器無功控制和低壓電抗器投切控制策略的協調配合。但是該方法仍是基于外置控制系統，當電壓監視器出現故障，無法反饋高電壓信號時，風電機組的安全仍無法得到有效保障。

綜上所述，現有技術多是基于外接后備電源或者外置控制系統，進而控制可控開關模塊或者外置接觸器切斷電網向風電機組中變槳系統的供電，從而使風力發電機組在不與電網脫離的情況下，實現高電壓穿越。但是這些方法未從源頭上將能量進行實時監控，也沒有將自然能源進行合理的調控與利用。

發明內容

針對現有技術中的不足，本發明提供一種儲能式液壓型風電機組的高電壓穿越控制系統及控制方法，采用以下技術方案：

儲能式液壓型風電機組的高電壓穿越控制系統，包括風力機部分、液壓傳動部分、液壓儲能部分和并網部分，風力機部分包括風速傳感器和風力機，液壓傳動部分包括低速大扭矩定量泵、第一單向閥、第二單向閥、補油泵、補油油箱、流量傳感器、轉速控制器、變量馬達和功率控制器，液壓儲能部分包括變量泵/馬達、油箱和蓄能器，并網部分包括發電機、并網柜和電網；