一種提高風力發(fā)電機低壓穿越特性的系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力技術領域，特別是涉及一種提高風力發(fā)電機低壓穿越特性的系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]近年來并網(wǎng)的風力發(fā)電系統(tǒng)數(shù)目不斷增加，發(fā)電容量在發(fā)電系統(tǒng)中所占比例也越來越大，一旦風力發(fā)電機出現(xiàn)故障，對電網(wǎng)的影響愈發(fā)顯著。用于風力發(fā)電的發(fā)電機有很多種，其中雙饋風力發(fā)電機就是最常用的一種風力發(fā)電機之一。雙饋風力發(fā)電機組定子側與電網(wǎng)直接相連的結構特性決定了其對電網(wǎng)擾動尤其是電網(wǎng)電壓波動異常敏感。當電網(wǎng)電壓跌落時，雙饋機組轉子回路會產(chǎn)生過電壓、過電流，不對稱故障會使過電壓、過電流現(xiàn)象更加嚴重，過電流會損害變流器，而過電壓會損壞發(fā)電機的轉子繞組，
[0003]目前在實現(xiàn)雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越運行的技術中，應用較多的是故障過程中投入轉子保護電路來限制轉子電流，但由于故障時電機將從電網(wǎng)吸收無功功率且電機電磁轉矩波動劇烈，因此發(fā)電系統(tǒng)將對電網(wǎng)和風機傳動軸系產(chǎn)生不利沖擊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實施例中提供了一種提高風力發(fā)電機低壓穿越特性的系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術中的電網(wǎng)電壓波動導致風力發(fā)電機低壓穿越能力差的問題。
[0005]為了解決上述技術問題，本發(fā)明實施例公開了如下技術方案:
[0006]—種提高風力發(fā)電機低壓穿越特性的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:三相動態(tài)電壓補償器、飽和鐵芯型電抗器、直流儲能裝置，其中:
[0007]所述三相電壓補償器包括三組逆變電壓線路，且所述逆變電壓線路之間互相獨立、不互相耦合；
[0008]所述逆變電壓線路的輸入端與所述直流儲能裝置電連接，所述逆變電壓電路的輸出端分別與所述飽和鐵芯型電抗器、風力發(fā)電機電連接；
[0009]所述直流儲能裝置與所述飽和鐵芯型電抗器電連接，所述飽和鐵芯型電抗器連接到電網(wǎng)。
[0010]優(yōu)選地，所述逆變電路包括串聯(lián)變壓器、絕緣柵雙極晶體管和LC濾波器，其中:
[0011]所述LC濾波器分別與所述串聯(lián)變壓器、所述絕緣柵雙極晶體管均電連接；
[0012]靠近所述直流儲能裝置的所述絕緣柵雙極晶體管與所述直流儲能裝置電連接；
[0013]所述串聯(lián)變壓器的輸出端與所述飽和鐵芯型電抗器、風力發(fā)電機均電連接。
[0014]優(yōu)選地，所述飽和鐵芯型電抗器包括一對鐵芯，每個鐵芯上均設置有一個交流繞線組和直流繞線組，其中一個鐵芯的交流繞線組和直流繞線組產(chǎn)生的磁場是同向的，另一個鐵芯的交流繞線組和直流繞線組產(chǎn)生的磁場是反向的。
[0015]優(yōu)選地，所述直流儲能裝置包括蓄電池組或外接電源整流儲存設備。
[0016]優(yōu)選地，所述串聯(lián)變壓器、絕緣柵雙極晶體管和LC濾波器均包括多組，且每組所述串聯(lián)變壓器、絕緣柵雙極晶體管和LC濾波器均相互獨立。
[0017]—種提高風力發(fā)電機低壓穿越特性的方法，所述方法包括:
[0018]實時獲取風力發(fā)電機端的電流和電壓；
[0019]根據(jù)獲取的電流和電壓發(fā)出不同的控制指令；
[0020]接收所述控制指令；
[0021 ] 控制所述三相動態(tài)電壓補償器或飽和鐵芯型電抗器對風力發(fā)電機進行電壓補償。
[0022]優(yōu)選地，所述根據(jù)獲取的電流和電壓發(fā)出不同的控制指令，包括:
[0023]將獲取的電流與標準電流比較，且將獲取的電壓與標準電壓進行判斷；
[0024]根據(jù)判斷的結果分別發(fā)出不同的控制指令。
[0025]優(yōu)選地，所述根據(jù)判斷的結果分別發(fā)出不同的控制指令，包括:
[0026]如果所述電流超過標準電壓，判斷是否為短路故障，如果是，發(fā)出飽和鐵芯型電抗器啟動指令；
[0027]如果所述電壓與標準電壓存在差異，發(fā)出啟動三相動態(tài)電壓補償器指令。
[0028]優(yōu)選地，控制三相動態(tài)電壓補償器或飽和鐵芯型電抗器對風力發(fā)電機進行電壓補償，包括:
[0029]如果所述控制指令為飽和鐵芯型電抗器啟動指令，則控制飽和鐵芯型電抗器啟動對風力發(fā)電機進行電壓補償；
[0030]如果所述控制指令為啟動三相動態(tài)電壓補償器指令，則控制三相動態(tài)電壓補償器對風力發(fā)電機進行電壓補償。
[0031]由以上技術方案可見，本發(fā)明實施例提供的一種提高風力發(fā)電機低壓穿越特性的系統(tǒng)及方法，包括:三相動態(tài)電壓補償器、飽和鐵芯型電抗器、直流儲能裝置，其中:所述三相電壓補償器包括三組逆變電壓線路，且所述逆變電壓線路之間互相獨立、不互相耦合；所述逆變電壓線路的輸入端與所述直流儲能裝置電連接，所述逆變電壓電路的輸出端分別與所述飽和鐵芯型電抗器、風力發(fā)電機電連接；所述直流儲能裝置與所述飽和鐵芯型電抗器電連接，所述飽和鐵芯型電抗器連接到電網(wǎng)。當電網(wǎng)電壓小范圍波動時，所述三相電壓補償器對風力發(fā)電機兩端電壓進行動態(tài)補償；當電網(wǎng)發(fā)生短路故障時，所述飽和鐵芯呈最大阻抗，提高了風力發(fā)電機的低壓穿越特性。
【附圖說明】
[0032]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0033]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種提高風力發(fā)電機低壓穿越特性的系統(tǒng)結構示意圖；
[0034]圖2為本發(fā)明實施例提供的一種三相動態(tài)電壓補償器逆變電路的結構示意圖；
[0035]圖3為本發(fā)明實施例提供的一種飽和鐵芯型電抗器的結構示意圖；
[0036]圖4為本發(fā)明實施例提供的一種提高風力發(fā)電機低壓穿越特性的方法流程示意圖。
[0037]圖1-4中，符號表示為:1_三相動態(tài)電壓補償器，2-飽和鐵芯型電抗器，3-直流儲能裝置，4-風力發(fā)電機，5-電網(wǎng)，6-串聯(lián)變壓器，7-LC濾波器，8-絕緣柵雙極晶體管，9-鐵芯，10-交流繞線組，11-直流繞線組。
【具體實施方式】
[0038]為了使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術方案，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0039]參見圖1，為本發(fā)明實施例提供的一種提高風力發(fā)電機低壓穿越特性的系統(tǒng)結構示意圖，所述系統(tǒng)包括三相動態(tài)電壓補償器1、飽和鐵芯型電抗器2、直流儲能裝置3，其中:所述三相電壓補償器1包括三組逆變電壓線路，且所述逆變電壓線路之間互相獨立，不互相耦合；述逆變電壓電路的輸入端與所述直流儲能裝置3電連接，所述逆變電壓電路的輸出端分別與所述飽和鐵芯型電抗器2、風力發(fā)電機4電連接；所述直流儲能裝置3與所述飽和鐵芯型電抗器2電連接，所述飽和鐵芯型電抗器2還用于連接到電網(wǎng)5。
[0040]如圖2所示，所述三相動態(tài)電壓補償器逆變電壓電路包括串聯(lián)變壓器6、LC濾波器7和絕緣柵雙極晶體管8，其中:所述LC濾波器7分別與所述串聯(lián)變壓器6、所述絕緣柵雙極晶體管8電連接，靠近所述直流儲能裝置3的所述絕緣柵雙極晶體管8與所述直流儲能裝置3電連接，所述串聯(lián)變壓器6的輸出端與所述飽和鐵芯型電抗器2、風力發(fā)電機4電連接，所述串聯(lián)變壓器6、LC濾波器7和絕緣柵雙極晶體管8均包括多組，且每組所述串聯(lián)變壓器6、LC濾波器7和絕緣柵雙極晶體管8均是相互獨立的。
[0041]逆變電壓電路采用由絕緣柵雙極晶體管8構成的三單相Η橋逆變器，通過LC型濾波器7接入電網(wǎng)以穩(wěn)定電壓。其中三相全橋結構的三相輸出電壓相互關聯(lián)，需要統(tǒng)一控制，且無法輸出零序電壓，此結構適用于三相三線制系統(tǒng)，而三單相Η橋結構的三相輸出電壓相互獨立，不互相耦合，可以實現(xiàn)對零序電壓補償，電路不復雜，容易滿足獨立控制。
[0042]如圖3所示，所述飽和鐵芯型電抗器2包括一對鐵芯9，每個鐵芯9上均設置有一個直流繞線組10和交流繞線組11，其中一個鐵芯9的直流繞線組10和交流繞線組11產(chǎn)生的磁場是同向的，另一個鐵芯9的直流繞線組10和交流繞線組11產(chǎn)生的磁場是反向的。
[0043]正常情況下，額定的交流電流通過交流線圈所產(chǎn)生的交流磁場不足以使鐵芯9脫離飽和區(qū)，鐵芯9內(nèi)的磁感應強度不變，相應的，穿過交流繞線組11的磁通量恒定，交流繞線組11兩端的感應電動勢為零，因此，交流繞線組11上的電壓降為零，即線圈對電網(wǎng)無影響.當電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障時，情況剛好相反，瞬間突然增大的短路電流使得交流線圈長生的磁通勢增加過直流線