[发明专利]双馈风力发电系统的低电压穿越控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电领域，尤其是一种双馈风力发电系统的低电压穿越控制方法及装置。

背景技术

近年来，随着风力发电技术的发展，风力发电的装机容量逐年上升，在电网出现故障导致电压跌落后，如果风力发电机组都解列将会带来电力系统的暂态不稳定，并可能导致局部甚至系统全面瘫痪。因此电力系统对风力发电场的运行提出了一系列的要求，包括电网故障穿越能力，即风机并网点电压跌落时，风机能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率以支持电网电压恢复，直到电网电压恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间。

在双馈型风力发电系统中，由于双馈电机的定子直接与电网相连接，因此在电网电压跌落时会导致其定子端电压跌落，由于定子磁链不能突变，导致定子磁链中含有直流分量，不对称电网电压跌落还会出现负序分量。由于双馈风力发电系统中的双馈电机的并网运行转速通常比较高，这一较高的转速相对于定子磁链中的直流成分和负序成分而言，均具有较大的转差率，从而在双馈电机转子电路中感生出较大的转子电压和转子电流。转子电路中较高的暂态电流量和电压量对转子变流器中半导体器件的安全运行构成了威胁，严重时会导致转子侧变流器保护电路动作甚至烧坏变流器。为了在电网故障期间，保护转子侧变流器，使双馈风力发电机组具有低电压穿越能力，商用双馈风力发电机组大都装有撬棒电路。

目前在低电压穿越中使用的基于IGBT的撬棒保护电路存在缺陷：（1）容量较小不能适应大容量双馈风力发电系统，（2）容易引起直流母线电压过压和二次过流等问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、容量大、性能稳定、控制效果好的双馈风力发电系统的低电压穿越控制方法及装置。

技术方案：本发明的双馈风力发电系统的低电压穿越控制方法：

当电网发生低电压故障时，通过信号检测电路将检测到的低电压故障信号传递给电机控制器，电机控制器接收信号后发出控制命令，使可逆功率变换器停止工作，同时发出信号开通撬棒保护电路，撬棒保护电路中的主释放电路和辅助释放电路并联工作快速释放双馈电机转子绕组中的暂态冲击电流；

当信号检测电路检测到转子电流衰减至额定值后，电机控制器发出信号使撬棒保护电路中的辅助释放电路关断停止工作，主释放电路继续导通释放双馈电机转子绕组中的暂态电流；

当电网低电压故障切除电压恢复后，电机控制器发出控制信号，重新启动可逆功率变换器工作，同时电机控制器发出控制信号使撬棒保护电路完全停止工作。

实现上述方法的双馈风力发电系统的低电压穿越控制装置，包括三相电网、双馈电机转子绕组、可逆功率变换器、撬棒保护电路、信号检测电路和电机控制器，可逆功率变换器机侧三相接线端与双馈电机转子绕组的三相接线端连接，可逆功率变换器网侧三相接线端与三相电网连接；撬棒保护电路连接在双馈电机转子绕组和可逆功率变换器的连接线之间；所述可逆功率变换器、撬棒保护电路和信号检测电路分别与电机控制器连接，其特征在于：所述的撬棒保护电路由三相不控桥式整流器、主释放电路和辅助释放电路组成，主释放电路和辅助释放电路并联后与三相不控桥式整流器串连；主释放电路和辅助释放电路分别由续流二极管、绝缘栅双极晶体管IGBT、电阻和电容构成，续流二极管的阳极与绝缘栅双极晶体管IGBT的发射极连接，续流二极管的阴极与绝缘栅双极晶体管IGBT的集电极连接，绝缘栅双极晶体管IGBT与RCD吸收电路组成并联电路，该并联电路与释放电阻串联。

有益效果：本发明采用撬棒保护电路来实现对低电压穿越的控制，撬棒保护电路由主释放电路和辅助释放电路并联组成，可以释放很大的暂态电流，本低电压穿越装置适用于大容量双馈风力发电系统，它不容易损坏；在低电压穿越期间，控制等效释放电阻的阻值大小，一方面很好地保护了可逆功率变换器，另一方面缩短过渡过程时间加快了电网电压恢复，同时有效防止了二次过流。因此，本发明的低电压穿越装置的穿越能力强、效果好。

本发明的主要优点如下：

1、本发明的低电压穿越装置中包括撬棒保护电路，撬棒保护电路中的主释放电路和辅助释放电路并联工作，具备释放大暂态电流的能力。因此，本低电压穿越装置能够适用于大容量双馈风力发电系统的低电压穿越控制；