双馈风机低电压穿越方法技术

本发明专利技术提供了一种双馈风机低电压穿越方法，具体的：转子电压的负序分量按照变流器最大可控转子电压进行限幅值输出；限幅值输出后、网侧变流器以最大的给定电流的限定幅值运行，将转子电压的负序分量大于机侧变流器负序控制电压部分的压差能量尽可能地通过网侧变流器送入电网，同时，使用chopper装置释放该部分压差能量；在电网电压恢复后，双馈风机的变流器切换至正常的功率控制、以利于电网的正常稳定运行。本发明专利技术可以在深度不对称短路故障时有效保护双馈风电变流器的安全，同时能够在故障期间保证双馈风力发电机的不间断运行，成功实现低电压穿越，并在跌落过程中向电网注入有功和无功功率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种，具体的：转子电压的负序分量按照变流器最大可控转子电压进行限幅值输出；限幅值输出后、网侧变流器以最大的给定电流的限定幅值运行，将转子电压的负序分量大于机侧变流器负序控制电压部分的压差能量尽可能地通过网侧变流器送入电网，同时，使用chopper装置释放该部分压差能量；在电网电压恢复后，双馈风机的变流器切换至正常的功率控制、以利于电网的正常稳定运行。本专利技术可以在深度不对称短路故障时有效保护双馈风电变流器的安全，同时能够在故障期间保证双馈风力发电机的不间断运行，成功实现低电压穿越，并在跌落过程中向电网注入有功和无功功率。【专利说明】
本专利技术涉及低电压穿越方法，具体是ー种兆瓦级风カ发电变流器在电网电压深度不对称跌落时低电压穿越的运行和控制方法，保证风カ发电机组在电网故障时不脱网运行，满足国家电网颁布的低电压穿越要求。
技术介绍
随着风电装机容量的不断増加，风电在电カ系统中的地位发生了转变。风电装机容量较小时，它的运行对系统稳定性的影响可以不予考虑；当风电装机容量越来越大，在系统中所占比例逐年增加时，它的运行对系统稳定性的影响变得不容忽视。为了保证电カ系统的安全稳定运行，欧洲、北美及澳大利亚的ー些电カ协会或电网公司都制定了风机并网的技术导则，主要包括:电网频率控制、无功功率和电网电压控制、低电压穿越(LVRT)控制以及电能质量控制等。目前国家电网已经出版了低电压穿越标准(LVRT)，具体曲线见图1。其中，低电压穿越(LVRT)控制的目的是:为了能使风カ发电得到大規模的应用，而且不会危及到电网的稳定运行。当电网发生电压跌落故障时，在一定范围内，风机必须不脱离电网，并且要像常规机组那样，向电网提供有功功率(频率)和无功功率(电压)支撑。现有技术生产的双馈风カ发电机，由于发电机定子与电网直接相连，电网电压跌落将导致转子侧过压和过电流。虽然配置了撬棒保护电路(无源crowbar)，但只是一种电压跌落发生时的变频器保护措施，动作之后必须停机，不能实现低电压穿越(LVRT)。国家电网公司颁布的风电场低电压穿越标准实施后，不具备低电压穿越要求的双馈风机变流器将不再被电网接纳，故研发低电压穿越有源撬棒以实现低电压穿越意义重大，应用前景广阔.
技术实现思路
本专利技术的目的在干:提供ー种电网电压深度不对称跌落时、双馈风机低电压穿越的方法，以达到各种电网エ况下变流器直流链和功率単元的安全和稳定运行的目的。本专利技术所采用的技术方案是:，在双馈风机的变流器检测到电网电压深度不对称跌落后、投入crowbar以释放由于电机耦合而产生的瞬间过压过流冲击，避免变流器损坏；当电磁冲击的直流分量基本衰减完毕后、启动机侧变流器控制发电机组向电网注入可靠的有功和无功功率；当机侧变流器不能按照正常的正负序算法进行控制吋，采用优先正序的策略控制转子电压的正序分量，由于转子电压的负序分量大于机侧变流器负序控制电压部分的压差能量；此时:(I)转子电压的负序分量按照变流器最大可控转子电压进行限幅值输出、尽可能的减少转子负序电压大于机侧变流器负序控制电压部分的压差能量；(2)限幅值输出后、剰余的压差能量由网侧变流器和chopper装置承担，实现风力发电机的可靠控制；具体的:网侧变流器以最大的给定电流的限定幅值运行，将转子电压的负序分量大于机侧变流器负序控制电压部分的压差能量尽可能地通过网侧变流器送入电网，以保证变流器直流母线的安全；同时，使用chopper装置释放该部分压差能量，以稳定直流母线电压不超过硬件保护值；(3)在电网电压恢复后，双馈风机的变流器切換至正常的功率控制、以利于电网的正常稳定运行。所述步骤(2)中，网侧变流器的最大给定电流是功率単元短时过载电流。所述步骤(2)中，当转子负序电压过大、网侧变流器以最大给定电流运行依然不能送出全部压差能量吋，chopper装置在整个故障穿越过程中反复动作，释放剩余压差能量。本专利技术所产生的有益效果是:在电网电压发生深度不对称跌落时，转子负序电压幅值非常大，正常的变流器直流母线电压(1100V左右)按照空间矢量调试方法(SVPWM)是无法给出对应的转子控制电压，从而使得正常的变流器控制算法(见图6、7)没法满足控制的需要，而采用上述控制方法，机侧变流器以正序优先的控制方法后，可以有效地控制电机进行有功和无功调节，而不会由于转子控制电压限幅而失去对电机的有效控制，同时对于转子电压的负序分量部分，机侧变流器按照变流器最大可控转子电压(1100/1.414=778V)进行限幅值输出，不加控制的话会由于能量不能外送而导致直流母线过压停机，不能实现低电压穿越(见图9)，同时需要网侧变流器向电网输送部分转子负序电压大于机侧变流器负序控制电压部分的压差能量，并且chopper装置需要时消耗部分转子负序电压大于机侧变流器负序控制电压部分的压差能量。如果网侧变流器容量足够大，则可以通过足够大的网侧变流器电流将转子电压负序能量送入电网，从而避免直流母线过压而停机，具体见图10、11 ;而实际上由于容量等限制，网侧变流器容量不可能无限大，所以将网侧变流器以最大电流运行的同时，还需要配合chopper装置，使得整个低电压穿越过程中直流母线都在ー个安全的范围内运行，具体见图12、13，通过机侧和网侧变流器的有效控制，配合chopper装置的保护作用，成功实现了电网电压发生深度不对称跌落时的故障穿越。【专利附图】【附图说明】图1是低电压穿越标准(LVRT)曲线图；图2实际风场低电压穿越时电网故障示意图；图3为装有低电压穿越装置的风カ发电机组系统结构图；图4为双馈风电变流器低电压穿越装置原理图；图5为有源crowbar装置、直流链chopper装置的拓扑结构图；图6为风电双馈变流器网侧变流器功率控制框图；图7为风电双馈变流器机侧变流器功率控制框图；图8为电网深度不对称故障时低电压穿越控制流程示意图；图9为转子电压的负序分量部分不加控制时直流母线过压停机数据图10为网侧变流器容量足够大时、深度不对称故障穿越直流母线的电压数据；图11为网侧变流器容量足够大时、深度不对称故障穿越网侧变流器的电流数据；图12为实际变流器容量时、深度不对称故障穿越直流母线的电压数据；图13为实际变流器容量时、深度不对称故障网侧变流器的电流数据。【具体实施方式】如图2?10所示,本专利技术是一种(Low Voltage RideThrough, LVRT)，本专利技术可以在深度不对称短路故障时有效保护双馈风电变流器的安全，同时能够在故障期间保证双馈风カ发电机的不间断运行，成功实现低电压穿越，并在跌落过程中向电网注入有功和无功功率。在双馈风机的变流器检测到电网电压深度不对称跌落后、迅速投入crowbar以释放由于电机耦合而产生的瞬间过压过流冲击，避免变流器损坏。当电磁冲击的直流分量基本衰减完毕后、启动机侧变流器控制发电机组向电网注入可靠的有功和无功功率。由于电机的电磁耦合特性，在定子电压出现严重不对称时，会在电机转子侧产生很高的负序电压，该负序电压轻则造成机侧变流器失控，重则导致变流器损坏而不能实现低电压穿越。因此，本专利技术提供了一种，具体的:为确保发电机组向电网注入可靠的有功和无功功率，当机侧变流器不能按照正常的正负序算法进行控制吋，采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
双馈风机低电压穿越方法，在双馈风机的变流器检测到电网电压深度不对称跌落后、投入crowbar以释放由于电机耦合而产生的瞬间过压过流冲击，避免变流器损坏；当电磁冲击的直流分量基本衰减完毕后、启动机侧变流器控制发电机组向电网注入可靠的有功和无功功率；其特征在于，当机侧变流器不能按照正常的正负序算法进行控制时，采用优先正序的策略控制转子电压的正序分量，由于转子电压的负序分量大于机侧变流器负序控制电压部分的压差能量；此时：（1）转子电压的负序分量按照变流器最大可控转子电压进行限幅值输出、尽可能的减少转子负序电压大于机侧变流器负序控制电压部分的压差能量；（2）限幅值输出后、剩余的压差能量由网侧变流器和chopper装置承担，实现风力发电机的可靠控制；具体的：网侧变流器以最大的给定电流的限定幅值运行，将转子电压的负序分量大于机侧变流器负序控制电压部分的压差能量尽可能地通过网侧变流器送入电网，以保证变流器直流母线的安全；同时，使用chopper装置释放该部分压差能量，以稳定直流母线电压不超过硬件保护值；（3）在电网电压恢复后，双馈风机的变流器切换至正常的功率控制、以利于电网的正常稳定运行。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐其惠，苏昭晖，辛旺，王波，
申请(专利权)人：东方电气集团东方汽轮机有限公司，四川东方电气自动控制工程有限公司，
类型：发明
国别省市：