一種針對(duì)含Crowbar裝置的雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越性能改進(jìn)方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種針對(duì)含Crowbar裝置的雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越性能改進(jìn)方法。針對(duì)由雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器、直流側(cè)電容、電網(wǎng)側(cè)變流器、Crowbar裝置、主控系統(tǒng)構(gòu)成的雙饋風(fēng)電機(jī)組主流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在上述設(shè)備的基礎(chǔ)上新增一套由雙饋電機(jī)、永磁電機(jī)、永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)變流器構(gòu)成的裝置。在Crowbar裝置短接雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組以應(yīng)對(duì)電網(wǎng)電壓跌落故障的同時(shí)，通過調(diào)節(jié)新增雙饋電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，使雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子繞組的頻率主動(dòng)匹配雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，減少雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)吸收的無功功率，避免由此引發(fā)的電網(wǎng)電壓二次跌落，提高雙饋風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越性能。本發(fā)明適用于對(duì)已投入運(yùn)行的雙饋風(fēng)電機(jī)組的技術(shù)改造，也適用于新生產(chǎn)的雙饋風(fēng)電機(jī)組。
【專利說明】—種針對(duì)含Crowbar裝置的雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越性能改進(jìn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，涉及雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越控制，特別涉及一種針對(duì)含Crowbar裝置的雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越性能的改進(jìn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著風(fēng)電裝機(jī)容量在電網(wǎng)中所占比例的不斷增加，電網(wǎng)從自身安全穩(wěn)定運(yùn)行的角度出發(fā)，要求風(fēng)電機(jī)組具備低電壓穿越能力，即能在電網(wǎng)電壓跌落期間維持并網(wǎng)運(yùn)行，并能為電網(wǎng)提供無功功率支撐以協(xié)助電網(wǎng)電壓恢復(fù)。
[0003]雙饋風(fēng)電機(jī)組是當(dāng)前大功率變速恒頻風(fēng)電機(jī)組的主要類型之一，其轉(zhuǎn)子側(cè)變流器在低電壓穿越期間面臨著因過電壓、過電流而損壞的風(fēng)險(xiǎn)，因此目前主流的做法是采用Crowbar裝置對(duì)其轉(zhuǎn)子側(cè)變流器進(jìn)行保護(hù)，即在電網(wǎng)電壓跌落期間通過Crowbar裝置將雙饋風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子繞組短接，并封鎖轉(zhuǎn)子側(cè)變流器，從而避免轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的過電壓和過電流。
[0004]這種低電壓穿越方法的問題在于:雙饋風(fēng)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差率可達(dá)同步轉(zhuǎn)速的30%，如果在轉(zhuǎn)差率較大時(shí)發(fā)生電網(wǎng)電壓跌落，Crowbar裝置將雙饋風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子繞組短接后，發(fā)電機(jī)將從電網(wǎng)吸收大量的無功功率，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓的二次跌落。
[0005]新增無功補(bǔ)償裝置以提供無功支撐的方法雖然能在一定程度上緩解該問題，但考慮到無功補(bǔ)償裝置的無功功率輸出能力在電網(wǎng)電壓跌落期間會(huì)大幅降低，因此該方法的經(jīng)濟(jì)性太低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種針對(duì)含Crowbar裝置的雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越性能改進(jìn)方法，通過新增部分裝置并配合適當(dāng)?shù)目刂品椒?，減少電網(wǎng)電壓跌落期間雙饋風(fēng)電機(jī)組從電網(wǎng)吸收的無功功率，以滿足電網(wǎng)對(duì)雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越能力的要求。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
[0008]一種針對(duì)含Crowbar裝置的雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越性能改進(jìn)方法，針對(duì)由雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器、直流側(cè)電容、電網(wǎng)側(cè)變流器、Crowbar裝置、主控系統(tǒng)構(gòu)成的雙饋風(fēng)電機(jī)組主流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在上述設(shè)備的基礎(chǔ)上新增一套由雙饋電機(jī)、永磁電機(jī)、永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)變流器構(gòu)成的裝置，其特征在于:在Crowbar裝置短接雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組以應(yīng)對(duì)電網(wǎng)電壓跌落故障期間，主控系統(tǒng)通過控制新增雙饋電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，使雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子繞組頻率主動(dòng)匹配雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而令雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率接近于零，減少低電壓穿越期間雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)吸收的無功功率；
[0009]所述的一種針對(duì)含Crowbar裝置的雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越性能改進(jìn)方法，為改進(jìn)低電壓穿越性能所新增的裝置與雙饋風(fēng)電機(jī)組原有裝置的連接方式為:雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組連接雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子繞組，雙饋電機(jī)的定子繞組連接工頻電網(wǎng)，雙饋電機(jī)與永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子同軸機(jī)械連接，永磁電機(jī)由連接到直流側(cè)電容的永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)變流器拖動(dòng)；
[0010]所述的一種針對(duì)含Crowbar裝置的雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越性能改進(jìn)方法,主控系統(tǒng)在監(jiān)測(cè)到電網(wǎng)電壓跌落故障、啟動(dòng)Crowbar裝置短接雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的同時(shí)，根據(jù)測(cè)得的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，以零轉(zhuǎn)差率為目標(biāo)產(chǎn)生雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子繞組的頻率參考值，并根據(jù)該頻率參考值和當(dāng)前電網(wǎng)的頻率產(chǎn)生雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)速參考值，然后采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方法，通過永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)變流器控制與永磁電機(jī)同軸機(jī)械連接的雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)速，使其迅速跟隨轉(zhuǎn)速參考值。
[0011]所述的一種針對(duì)含Crowbar裝置的雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越性能改進(jìn)方法，為延長(zhǎng)雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越運(yùn)行的時(shí)間，可增設(shè)輔助電源以維持直流側(cè)電容的電壓。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0013]在Crowbar裝置短接雙饋風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子繞組以應(yīng)對(duì)電網(wǎng)電壓跌落期間，大幅降低雙饋風(fēng)電機(jī)組從電網(wǎng)吸收的無功功率，避免由此引發(fā)的電網(wǎng)電壓二次跌落，提高雙饋風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越性能。
[0014]本發(fā)明既可以用于對(duì)已投入運(yùn)行的雙饋風(fēng)電機(jī)組的技術(shù)改造，也可以用于新生產(chǎn)的雙饋風(fēng)電機(jī)組。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為雙饋風(fēng)電機(jī)組的原理圖，其中虛線框所包圍的部分為改進(jìn)低電壓穿越性能所新增的裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明提供一種針對(duì)含Crowbar裝置的雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越性能改進(jìn)方法，在原有裝置的基礎(chǔ)上新增雙饋電機(jī)、永磁電機(jī)、永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)變流器，在Crowbar裝置短接雙饋風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子繞組以應(yīng)對(duì)電網(wǎng)電壓跌落期間，通過控制新增雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使雙饋風(fēng)電機(jī)組定子繞組的頻率主動(dòng)匹配風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速，從而減少雙饋風(fēng)電機(jī)組從電網(wǎng)吸收的無功功率，避免由此引發(fā)的電網(wǎng)電壓二次跌落。
[0017]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖1對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明在由雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器、直流側(cè)電容、電網(wǎng)側(cè)變流器、Crowbar裝置、主控系統(tǒng)構(gòu)成的雙饋風(fēng)電機(jī)組主流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，新增一套由雙饋電機(jī)、永磁電機(jī)、永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)變流器構(gòu)成的裝置。新增裝置與雙饋風(fēng)電機(jī)組主流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)原有裝置的連接方式如下:新增雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組連接到雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子繞組，新增雙饋電機(jī)的定子繞組連接到工頻電網(wǎng)，新增雙饋電機(jī)與永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子同軸機(jī)械連接，永磁電機(jī)由連接到直流側(cè)電容的永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)變流器拖動(dòng)。按上述方式接入新增設(shè)備后，主控系統(tǒng)可通過永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)變流器控制與永磁電機(jī)同軸機(jī)械連接的雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子繞組的頻率。若希望延長(zhǎng)雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越運(yùn)行的時(shí)間，可根據(jù)實(shí)際需求增設(shè)輔助電源以維持直流側(cè)電容的電壓。[0019]如圖1所示的雙饋風(fēng)電機(jī)組，其低電壓穿越控制方法如下:
[0020]DCrowbar裝置和轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的控制方法:主控系統(tǒng)檢測(cè)到電網(wǎng)電壓跌落后，立即令Crowbar裝置短接雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組，同時(shí)封鎖轉(zhuǎn)子側(cè)變流器。
[0021]2)改進(jìn)低電壓穿越性能所新增裝置的控制方法:主控系統(tǒng)檢測(cè)到電網(wǎng)電壓跌落后，根據(jù)測(cè)得的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，以零轉(zhuǎn)差率為目標(biāo)，產(chǎn)生雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子繞組頻率的參考值；主控系統(tǒng)根據(jù)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子繞組頻率參考值和當(dāng)前電網(wǎng)的頻率，產(chǎn)生雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)速參考值；在獲得雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)速參考值后，主控系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方法，通過永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)變流器控制與永磁電機(jī)同軸機(jī)械連接的雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)速，使其迅速跟隨轉(zhuǎn)速參考值。
[0022]3)電網(wǎng)側(cè)變流器的控制方法:主控系統(tǒng)檢測(cè)到電網(wǎng)電壓跌落后，立即令電網(wǎng)側(cè)變流器輸出最大無功電流。
[0023]上述控制方法分別達(dá)到以下目的:
[0024]DCrowbar裝置和轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的控制方法可有效防止轉(zhuǎn)子側(cè)變流器因過電壓、過電流而損壞，使雙饋風(fēng)電機(jī)組在電網(wǎng)電壓跌落期間維持并網(wǎng)運(yùn)行。
[0025]2)改進(jìn)低電壓穿越性能所新增裝置的控制方法可使雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子繞組頻率主動(dòng)迅速匹配雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而使雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率接近于零，大幅減少雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)吸收的無功功率。
[0026]3)電網(wǎng)側(cè)變流器的控制方法可使其為電網(wǎng)提供無功支撐，協(xié)助電網(wǎng)電壓恢復(fù)。
【權(quán)利要求】
1.一種針對(duì)含Crowbar裝置的雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越性能改進(jìn)方法,針對(duì)由雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器、直流側(cè)電容、電網(wǎng)側(cè)變流器、Crowbar裝置、主控系統(tǒng)構(gòu)成的雙饋風(fēng)電機(jī)組主流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在上述設(shè)備的基礎(chǔ)上新增一套由雙饋電機(jī)、永磁電機(jī)、永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)變流器構(gòu)成的裝置，其特征在于:在Crowbar裝置短接雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組以應(yīng)對(duì)電網(wǎng)電壓跌落故障期間，主控系統(tǒng)通過控制新增雙饋電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，使雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子繞組頻率主動(dòng)匹配雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而令雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率接近于零，減少低電壓穿越期間雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)吸收的無功功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)含Crowbar裝置的雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越性能改進(jìn)方法，其特征在于:為改進(jìn)低電壓穿越性能所新增的裝置與雙饋風(fēng)電機(jī)組原有裝置的連接方式為:雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組連接雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子繞組，雙饋電機(jī)的定子繞組連接工頻電網(wǎng)，雙饋電機(jī)與永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子同軸機(jī)械連接，永磁電機(jī)由連接到直流側(cè)電容的永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)變流器拖動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)含Crowbar裝置的雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越性能改進(jìn)方法，其特征在于:主控系統(tǒng)在監(jiān)測(cè)到電網(wǎng)電壓跌落故障、啟動(dòng)Crowbar裝置短接雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的同時(shí)，根據(jù)測(cè)得的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，以零轉(zhuǎn)差率為目標(biāo)產(chǎn)生雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子繞組的頻率參考值，并根據(jù)該頻率參考值和當(dāng)前電網(wǎng)的頻率產(chǎn)生雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)速參考值，然后采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方法，通過永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)變流器控制與永磁電機(jī)同軸機(jī)械連接的雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)速，使其迅速跟隨轉(zhuǎn)速參考值。
【文檔編號(hào)】H02P9/10GK103944188SQ201410175994
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】陳思哲, 章云, 張淼, 唐雄民, 楊俊華 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)