一種雙饋型風(fēng)電機(jī)組高電壓穿越方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種雙饋型風(fēng)電機(jī)組高電壓穿越方法，屬于雙饋型風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 21世紀(jì)，隨著世界各國常規(guī)化石能源的日益枯竭和節(jié)能減排形勢的日益嚴(yán)峻，綠 色可再生能源和環(huán)保型低碳經(jīng)濟(jì)越來越受到重視，風(fēng)力發(fā)電得到迅猛發(fā)展。目前，國內(nèi)風(fēng)電 裝機(jī)總量居于世界第一，風(fēng)力發(fā)電對電網(wǎng)的影響已經(jīng)引起足夠重視。
[0003] 電網(wǎng)短路故障會導(dǎo)致風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓的跌落，在低電壓穿越過程，風(fēng)電場常采 用投入FC、SVC、SVG等無功補償裝置，由于現(xiàn)有無功補償裝置控制精度較差會引起無功過 剩，進(jìn)一步導(dǎo)致電壓恢復(fù)時產(chǎn)生過電壓現(xiàn)象。電網(wǎng)故障會給風(fēng)電機(jī)組等風(fēng)電場電氣設(shè)備帶 來一系列的暫態(tài)過程，如過流、低電壓、過速等。如果大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組在電網(wǎng)故障時刻故障 停機(jī)，就不能支撐電網(wǎng)電壓，進(jìn)而導(dǎo)致連鎖反應(yīng)從電網(wǎng)解列，對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行造成嚴(yán)重影 響。
[0004] 因此，為了維持電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，各國電網(wǎng)部門根據(jù)自身實際對風(fēng)電場 的電力接入提出了嚴(yán)格的技術(shù)要求，其中風(fēng)機(jī)的故障穿越能力要求（Grid Fault Ride Through，GFRT)被公認(rèn)為是最具挑戰(zhàn)性的一項重要的技術(shù)要求。GFRT (包括LVRT與HVRT) 概念在國外比較普遍，雖然各國叫法和分類有所不同，但各國標(biāo)準(zhǔn)對風(fēng)電機(jī)組GFRT能力的 定義基本一致，其基本內(nèi)容可概括為：當(dāng)電力系統(tǒng)事故或擾動引起并網(wǎng)點電壓或頻率超出 標(biāo)準(zhǔn)允許的正常運行范圍時，在一定的電壓或頻率范圍及其持續(xù)時間間隔之內(nèi)，風(fēng)電機(jī)組 能夠按照標(biāo)準(zhǔn)要求保證不脫網(wǎng)連續(xù)運行，且平穩(wěn)過渡到正常運行狀態(tài)的一種能力。目前國 內(nèi)低壓穿越已經(jīng)在《GBT_19963-2011風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》進(jìn)行了明確規(guī)定，但還 沒有HVRT的具體標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)的冀北電科院提出了一些HVRT標(biāo)準(zhǔn)，并在2014年，針對全功 率機(jī)組及雙饋機(jī)組做了首次的HVRT測試工作，但只是個案測試，未成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其最高 要求為機(jī)組接入點電壓驟升1. 3倍標(biāo)稱值200ms，機(jī)組不脫網(wǎng)正常運行。
[0005] 當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障后，可能導(dǎo)致?lián)p壞變流器和風(fēng)電機(jī)組，同時也可能對電網(wǎng)產(chǎn)生功 率沖擊，造成電力系統(tǒng)的暫態(tài)不穩(wěn)定，嚴(yán)重時甚至可能導(dǎo)致局部或者系統(tǒng)癱瘓，危害電網(wǎng)中 其他設(shè)備造成更嚴(yán)重的損失。因此，當(dāng)電網(wǎng)故障或者擾動引起風(fēng)電場并網(wǎng)點的電壓不穩(wěn)定 時，風(fēng)電機(jī)組能夠不間斷的并網(wǎng)運行對于維持電網(wǎng)的穩(wěn)定有著重要意義。雙饋風(fēng)電變流器 的網(wǎng)側(cè)直接與電網(wǎng)相連，當(dāng)電網(wǎng)電壓驟升時，電網(wǎng)側(cè)功率無法送出，功率由電網(wǎng)側(cè)流入變流 器，導(dǎo)致直流母線電壓快速升高，導(dǎo)致系統(tǒng)故障停機(jī)，嚴(yán)重情況下可能因為過電壓毀壞功率 器件IGBT。
[0006] 中國專利申請?zhí)枮?01310102599的專利申請文件中公開了一種雙饋型風(fēng)電機(jī)組 高電壓穿越控制方法及其高電壓穿越系統(tǒng)，采用直流母線chopper電路進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)時， 變流器通過實時檢測直流母線電壓，當(dāng)直流母線電壓升高至chopper電路的觸發(fā)電壓時， 則開通chopper電路中的開關(guān)器件，通過泄荷電阻將轉(zhuǎn)子饋入的能量釋放掉，來維持母線 電壓不超過保護(hù)電壓。但是，這種控制方法中的控制判據(jù)比較固定，在實際判斷中，由于電 網(wǎng)電壓時刻會發(fā)生變化，利用該判據(jù)進(jìn)行能量泄放時，可能會有以下兩種情況：1、不該泄放 的時候誤泄放，2、該泄放的時候不泄放。第一種情況是無謂的能量泄放，造成了能量的浪 費，第二種情況可能會毀壞變流器中的開關(guān)器件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種雙饋型風(fēng)電機(jī)組高電壓穿越方法，用以解決現(xiàn)有的穿越 方法中的采用直流母線chopper電路進(jìn)行能量泄放可能造成無謂的能量泄放或者毀壞開 關(guān)器件的問題。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括一種雙饋型風(fēng)電機(jī)組高電壓穿越方法，直流 母線上連接有直流chopper電路，實時檢測直流母線電壓，當(dāng)直流母線電壓大于或者等于 chopper電路的觸發(fā)電壓UehcippCT時，則控制chopper電路中的開關(guān)器件導(dǎo)通，通過泄荷電阻 進(jìn)行能量釋放
[0009] 其中， Utip dS電網(wǎng)電壓正序d軸 分量，Un為額定電網(wǎng)電壓，X為一設(shè)定的電壓閾值，A和B是設(shè)定的大于1的比例系數(shù)。
[0010] 變流器機(jī)側(cè)轉(zhuǎn)子的輸出線路上連接有轉(zhuǎn)子側(cè)crowbar電路，當(dāng)變流器機(jī)側(cè)轉(zhuǎn)子電 流大于或者等于一過流閾值時，投入轉(zhuǎn)子側(cè)crowbar電路，進(jìn)行能量泄放。
[0011] 所述投入轉(zhuǎn)子側(cè)crowbar電路后，當(dāng)所述變流器機(jī)側(cè)轉(zhuǎn)子電流減小到一可控電流 閾值或者所述crowbar電路投入的時間超過一設(shè)定時間閾值，且直流母線電壓在額定值以 下時，切除所述crowbar電路。
[0012] 當(dāng)電網(wǎng)電壓大于或者等于其額定電壓的設(shè)定倍數(shù)時，機(jī)側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器 閉鎖其控制脈沖；當(dāng)電網(wǎng)電壓小于所述其額定電壓的設(shè)定倍數(shù)、且直流母線電壓小于所述 Uacippct時，解鎖所述機(jī)側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器的控制脈沖。
[0013] 所述 X 為 1180V，所述 A 為萬，B 為 1.21，UnS 690V。
[0014] 所述變流器機(jī)側(cè)轉(zhuǎn)子的輸出線路上還連接有濾波器，所述交流crowbar電路的交 流端連接在濾波器和機(jī)側(cè)變流器之間。
[0015] 所述交流crowbar電路包括整流電路、濾波電容和泄放支路，所述整流電路的交 流端連接在所述濾波器和機(jī)側(cè)變流器的交流端的連接線路上，所述濾波電容和所述泄放支 路連接在整流電路的直流端；所述泄放支路上串接有泄放電阻和開關(guān)元件，所述泄放電阻 與一個續(xù)流二極管并聯(lián)，所述開關(guān)元件與一個緩沖電路并聯(lián)，所述緩沖電路為RCD緩沖電 路。
[0016] 所述開關(guān)元件為IGBT。
[0017] 本發(fā)明提供的高電壓穿越方法中，直流chopper電路的觸發(fā)電壓不是一個固定 值，根據(jù)電網(wǎng)電壓的正序分量和額定的電網(wǎng)電壓之間的關(guān)系的變化將觸發(fā)電壓分為兩部 分，一部分為一個定值，另一部分與額定電網(wǎng)電壓成正比關(guān)系，那么，在額定電網(wǎng)電壓變大 時，其對應(yīng)的直流chopper電路的觸發(fā)電壓也相應(yīng)地增大，也就是增高了該chopper電路 的觸發(fā)門坎，在一定程度上防止了是無謂的能量泄放，節(jié)約了電能，而且同時也能夠保證 chopper電路的有效觸發(fā)，避免了毀壞變流器中的開關(guān)器件。
【附圖說明】
[0018] 圖1是雙饋型風(fēng)電機(jī)組高電壓穿越系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2是交流crowbar的電路圖；
[0020] 圖3是直流chopper電路的泄放邏輯圖；
[0021] 圖4是交流crowbar電路的泄放邏輯圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0023] 如圖1所示為一種雙饋型風(fēng)電機(jī)組高電壓穿越系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示圖，該系統(tǒng)設(shè)有轉(zhuǎn)子側(cè) 和直流側(cè)的雙重能耗電路，直流側(cè)能耗電路為直流母線chopper電路，并接在直流母線上， 該電路由一個（或者多個）泄放電阻以及一個（或者多個）開關(guān)器件組成，開關(guān)器件反向并 聯(lián)一個二極管器件，本實施例中的泄放電阻、開關(guān)器件及二極管器件均為一個，開關(guān)器件采 用IGBT。轉(zhuǎn)子側(cè)能耗電路為轉(zhuǎn)子側(cè)crowbar電路，該crowbar電路的接線位置在機(jī)側(cè)變流器 與du/dt濾波器之間，這樣設(shè)置能夠有效降低crowbar電路中的IGBT兩端承受的電壓，即 電壓Vce，確保故障期間crowbar電路中的相關(guān)組成器件的安全，尤其是能夠有效防止IGBT 毀壞。在穩(wěn)態(tài)運行期間，交流crowbar電路中的IGBT兩端承受的電壓Vce為1130V ;在電 網(wǎng)故障期間，Vce電壓的最大值為1350V。
[0024] 如圖2所示，該crowbar電路包括整流電路，整流電路的交流端連接到機(jī)側(cè)變流器 與du/dt濾波器之間的三相交流線路上，crowbar電路的兩個直流母線之間連接有電阻Rl、 電容Cl和一條泄放支路。該泄放支路上串接有泄放電阻R3和IGB