專利名稱：一種用于風(fēng)電場的低電壓穿越方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低電壓穿越，特別涉及一種用于風(fēng)電場的低電壓穿越方法。
背景技術(shù)：
雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)(DFIG)作為目前的主流風(fēng)電機(jī)型之一，具有變流器容量較小、有功和無功可獨(dú)立解耦控制的特點(diǎn)，其在電網(wǎng)中所占容量逐年驟增。當(dāng)電網(wǎng)故障引起并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落時，若大裝機(jī)容量風(fēng)電場的風(fēng)機(jī)全部脫網(wǎng)，將會給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來不利影響，導(dǎo)致電網(wǎng)功率不平衡，因此要求其具有一定的低電壓穿越(LVRT)能力。目前國內(nèi)外常見的LVRT方法，主要包括在轉(zhuǎn)子側(cè)增加撬棒(Crowbar)保護(hù)電路、動態(tài)電阻、改進(jìn)DFIG的控制策略和無功補(bǔ)償?shù)?，通過這些方法限制轉(zhuǎn)子電流和直流母線電壓。發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下缺點(diǎn)和不足:現(xiàn)有的LVRT方法主要是針對單個獨(dú)立的風(fēng)電場，當(dāng)某個風(fēng)電場近端發(fā)生嚴(yán)重故障時，為了實(shí)現(xiàn)低電壓穿越，Crowbar必須投入。此時DFIG處于不可控狀態(tài),DFIG將從電網(wǎng)中吸收大量的無功，對相鄰風(fēng)電場產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時甚至可能引起相鄰風(fēng)電場Crowbar的連鎖動作，造成電力系統(tǒng)無功缺額更加嚴(yán)重和電壓的進(jìn)一步惡化。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于風(fēng)電場的低電壓穿越方法，本方法防止了 Crowbar的連鎖動作，使得DFIG自身能在故障期間為電力系統(tǒng)輸送無功功率，詳見下文描述:`
—種用于風(fēng)電場的低電壓穿越方法，所述方法包括以下步驟:(I)在雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電路中加入串聯(lián)電阻R0,其投切由旁路開關(guān)控制，所述旁路開關(guān)初始狀態(tài)閉合；(2)電阻Rtl的整定；(3)確定第一靜止同步補(bǔ)償器和第二靜止同步補(bǔ)償器的控制策略，通過控制策略使得第一靜止同步補(bǔ)償器和第二靜止同步補(bǔ)償器發(fā)出極限無功功率；(4)通過第一風(fēng)電場和第二風(fēng)電場的出口電壓降落值A(chǔ)U1和Δυ2制定判定條件控制電阻Rtl的投切，在A條件下或B條件下，將所述第二靜止同步補(bǔ)償器或所述第一靜止同步補(bǔ)償器置于極限無功控制模式，并通過八隊(duì)或ΛU1控制所述第二靜止同步補(bǔ)償器或所述第一靜止同步補(bǔ)償器回到正?？刂颇Ｊ?。所述電阻Rtl的整定具體包括:I)獲取故障期間DFIG的轉(zhuǎn)子電流峰值I ；
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其中，Udeth=L 2UdeN，UdeN為直流母線電壓的額定值；T為周期；艮_為等效轉(zhuǎn)子電阻；Lm為勵磁電感；LS、!^為定、轉(zhuǎn)子自感；σ為漏感系數(shù)；s為轉(zhuǎn)差率辦為故障前的定子電壓；τs為定子磁鏈衰減的時間常數(shù)；ω為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)電角速度；2)通過所述轉(zhuǎn)子電流峰值確定Rtl的取值。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于風(fēng)電場的低電壓穿越方法，其特征在于，所述通過所述轉(zhuǎn)子電流峰值I Irmax確定Rtl的取值具體包括:I)作出I 隨Rtl變化的曲線；作出直線I =Irth，Irth為閾值；2)取兩線的交點(diǎn)的電阻值作為Rtl的取值。所述控制策略具體為:設(shè)定無功電流參考值I_=Qmax/Ut，將負(fù)載無功電流I,與所述無功電流參考值I^ref做差，其差值經(jīng)過PID控制器得到q軸電壓矢量V,;將直流電壓參考值Udc ref與直流電壓Udc做差，差值經(jīng)過PI控制器得到有功電流參考值Itof，將負(fù)載有功電流Id與所述有功電流參考值Itof做·差，其差值經(jīng)過所述PID控制器得到d軸電壓矢量Vd ；電壓空間矢量(Vd，V,)通過同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)逆變換得到三相參考電壓Vrabe ;最后所述三相參考電壓VMb。通過PWM輸出脈寬調(diào)制信號。所述通過第一風(fēng)電場和第二風(fēng)電場的出口電壓降落值A(chǔ)U1和AU2制定判定條件控制電阻Rtl的投切，在A條件下或B條件下，將所述第二靜止同步補(bǔ)償器或所述第一靜止同步補(bǔ)償器置于極限無功控制模式，并通過八隊(duì)或ΛU1控制所述第二靜止同步補(bǔ)償器或所述第一靜止同步補(bǔ)償器回到正?？刂颇Ｊ?，具體包括:I)故障時檢測第一風(fēng)電場和第二風(fēng)電場的出口電壓降落值分別為AU1和AU2,A條件:若Δ U1- Δ U2>0.1,且Δ U2<0.5pu時,所述第一風(fēng)電場置于傳統(tǒng)撬棒保護(hù)模式，將所述第二風(fēng)電場內(nèi)撬棒閉鎖；或，B條件:若Δ U2- Δ U1X).1,且Δ υ,Ο.5pu時,所述第二風(fēng)電場置于所述傳統(tǒng)撬棒保護(hù)模式，將所述第一風(fēng)電場內(nèi)撬棒閉鎖；2)在A條件下，在所述第二風(fēng)電場內(nèi)斷開所述旁路開關(guān)，在一個周期內(nèi)投入電阻R0;或，在B條件下，在所述第一風(fēng)電場內(nèi)斷開所述旁路開關(guān)，在一個周期內(nèi)投入電阻Rtl;3)在A條件下，將所述第二靜止同步補(bǔ)償器置于極限無功控制模式，當(dāng)AU2的取值小于0.1時，將所述第二靜止同步補(bǔ)償器置于正?？刂颇Ｊ?；或，在B條件下，將所述第一靜止同步補(bǔ)償器置于所述極限無功控制模式，當(dāng)AU1的取值小于0.1時，將所述第一靜止同步補(bǔ)償器置于所述正?？刂颇Ｊ健１景l(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是:(I)通過在故障初期投入轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻Rtl抑制相鄰風(fēng)電場內(nèi)DFIG的轉(zhuǎn)子電流，防止其Crowbar的連鎖動作，使相鄰風(fēng)電場內(nèi)DFIG自身能在故障期間為系統(tǒng)輸送無功功率，支持電網(wǎng)電壓；(2)通過對風(fēng)電場STATC0M的控制，最大限度補(bǔ)償其無功缺額和提高相鄰風(fēng)電場的出口電壓，使DFIG成功實(shí)現(xiàn)低電壓穿越。
圖1為本發(fā)明提供的DFIG的結(jié)構(gòu)圖2為STATC0M控制策略圖；圖3為A條件下的協(xié)調(diào)控制策略示意圖；圖4為本發(fā)明提供的電網(wǎng)系統(tǒng)圖；圖5為轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻Rtl整定曲線圖；圖6為兩風(fēng)電場Crowbar信號圖；圖7 (a)為第二風(fēng)電場中Rtl和STATC0M控制信號圖；圖7(b)為第二風(fēng)電場的出口電壓曲線圖；圖7(c)為第二風(fēng)電場的補(bǔ)償單元及風(fēng)電場總無功輸出曲線圖；圖7(d)為第二風(fēng)電場的DFIG轉(zhuǎn)子電流曲線圖；圖8為本發(fā)明提供的一種用于風(fēng)電場的低電壓穿越方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。為了防止Crowbar的連鎖動作，使得DFIG自身能在故障期間為電力系統(tǒng)輸送無功功率，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種用于風(fēng)電場的低電壓穿越方法，參見圖1和圖8，詳見下文描述:101:在DFIG的電路中加入串聯(lián)電阻R。，其投切由旁路開關(guān)6控制，旁路開關(guān)6初始狀態(tài)閉合；參見圖1，在轉(zhuǎn)子I和轉(zhuǎn)子側(cè)變流器4之間串聯(lián)電阻Rtl,電阻Rtl和旁路開關(guān)6并聯(lián)；轉(zhuǎn)子側(cè)變流器4分別與撬棒3和網(wǎng)側(cè)變流器5相連；定子2與變壓器7相連。102:電阻Rtl的整定；其中，該步驟具體為:I)獲取故障期間DFIG的轉(zhuǎn)子電流峰值I ；故障期間DFIG轉(zhuǎn)子電流ir為:
權(quán)利要求
1.一種用于風(fēng)電場的低電壓穿越方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: (1)在雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電路中加入串聯(lián)電阻Rtl，其投切由旁路開關(guān)控制，所述旁路開關(guān)初始狀態(tài)閉合； (2)電阻R0的整定； (3)確定第一靜止同步補(bǔ)償器和第二靜止同步補(bǔ)償器的控制策略，通過控制策略使得第一靜止同步補(bǔ)償器和第二靜止同步補(bǔ)償器發(fā)出極限無功功率； (4)通過第一風(fēng)電場和第二風(fēng)電場的出口電壓降落值八仏和ΔU2制定判定條件控制電阻Rtl的投切，在A條件下或B條件下，將所述第二靜止同步補(bǔ)償器或所述第一靜止同步補(bǔ)償器置于極限無功控制模式，并通過八隊(duì)或Λ U1控制所述第二靜止同步補(bǔ)償器或所述第一靜止同步補(bǔ)償器回到正?？刂颇Ｊ健?br>
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于風(fēng)電場的低電壓穿越方法，其特征在于，所述電阻R0的整定具體包括: O獲取故障期間DFIG的轉(zhuǎn)子電流峰值I LmaxI ；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于風(fēng)電場的低電壓穿越方法，其特征在于，所述通過所述轉(zhuǎn)子電流峰值I Irmax確定Rtl的取值具體包括: O作出I iMl隨Rtl變化的曲線；作出直線I iMl=Irth，Irth為閾值； 2)取兩線的交點(diǎn)的電阻值作為Rtl的取值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于風(fēng)電場的低電壓穿越方法，其特征在于，所述控制策略具體為:設(shè)定無功電流參考值I_f=-Qmax/Ut，將負(fù)載無功電流I,與所述無功電流參考值Iqref做差，其差值經(jīng)過PID控制器得到q軸電壓矢量\ ;將直流電壓參考值Ud。與直流電壓Udc做差，差值經(jīng)過PI控制器得到有功電流參考值Idref，將負(fù)載有功電流Id與所述有功電流參考值IcUf做差，其差值經(jīng)過所述PID控制器得到d軸電壓矢量Vd ;電壓空間矢量(Vd，V,)通過同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)逆變換得到三相參考電壓VMb。；最后所述三相參考電壓VMb。通過PWM輸出脈寬調(diào)制信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于風(fēng)電場的低電壓穿越方法，其特征在于，所述通過第一風(fēng)電場和第二風(fēng)電場的出口電壓降落值八仏和八隊(duì)制定判定條件控制電阻Rtl的投切，在A條件下或B條件下，將所述第二靜止同步補(bǔ)償器或所述第一靜止同步補(bǔ)償器置于極限無功控制模式，并通過八隊(duì)或ΛU1控制所述第二靜止同步補(bǔ)償器或所述第一靜止同步補(bǔ)償器回到正常控制模式，具體包括: I)故障時檢測第一風(fēng)電場和第二風(fēng)電場的出口電壓降落值分別為AU1和AU2, A條件:若AU1-AU2X).1,且AU2〈0.5pu時,所述第一風(fēng)電場置于傳統(tǒng)撬棒保護(hù)模式，將所述第二風(fēng)電場內(nèi)撬棒閉鎖；或， B條件:若AU2- Δ U1X).1,且Δυ,Ο.5pu時,所述第二風(fēng)電場置于所述傳統(tǒng)撬棒保護(hù)模式，將所述第一風(fēng)電場內(nèi)撬棒閉鎖； 2)在A條件下，在所述第二風(fēng)電場內(nèi)斷開所述旁路開關(guān)，在一個周期內(nèi)投入電阻R0;或， 在B條件下，在所述第一風(fēng)電場內(nèi)斷開所述旁路開關(guān)，在一個周期內(nèi)投入電阻Rtl ; 3)在A條件下，將所述第二靜止同步補(bǔ)償器置于極限無功控制模式，當(dāng)AU2的取值小于0.1時，將所述第二靜止同步補(bǔ)償器置于正?？刂颇Ｊ?；或， 在B條件下，將所述第一靜止同步補(bǔ)償器置于所述極限無功控制模式，當(dāng)AU1的取值小于0.1時，將所述 第一靜止同步補(bǔ)償器置于所述正?？刂颇Ｊ?。
全文摘要
一種用于風(fēng)電場的低電壓穿越方法，在雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電路中加入串聯(lián)電阻R0，其投切由旁路開關(guān)控制，旁路開關(guān)初始狀態(tài)閉合；電阻R0的整定；確定第一靜止同步補(bǔ)償器和第二靜止同步補(bǔ)償器的控制策略，通過控制策略使得第一靜止同步補(bǔ)償器和第二靜止同步補(bǔ)償器發(fā)出極限無功功率；通過第一風(fēng)電場和第二風(fēng)電場的出口電壓降落值制定判定條件控制電阻R0的投切，在A條件下或B條件下，將第二靜止同步補(bǔ)償器或第一靜止同步補(bǔ)償器置于極限無功控制模式，并通過ΔU2或ΔU1控制第二靜止同步補(bǔ)償器或第一靜止同步補(bǔ)償器回到正?？刂颇Ｊ?。本方法防止了撬棒的連鎖動作，最大限度補(bǔ)償其無功缺額和提高出口電壓，使DFIG成功實(shí)現(xiàn)低電壓穿越。
文檔編號H02J3/38GK103078333SQ20131002993
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者姜惠蘭, 張曼 申請人:天津大學(xué)