[发明专利]一种直驱电励磁型风电机组低电压穿越的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电机组低电压穿越控制技术，特别涉及一种直驱电励磁型风电机组低电压穿越的控制方法。

背景技术

随着世界及中国经济的发展，能源的消耗将急剧增加。然而由于我国资源的相对匮乏以及不可再生资源的消耗对于环境的破坏，使得我国将在未来一段时间内长期面临着环境和资源的双重压力，发展包括风力和太阳能发电在内的可再生能源是中国能源困境的最好解决办法。因此，随着电网中风电所占比重的不断增加，我国对并网风电机组提出了更高的技术要求，如低电压穿越(LVRT) 能力。风力发电机的低电压穿越能力，是指在电网故障期间风电机组端电压降低到一定值的情况下，风电机组在一定时间范围内能够保持并网不间断运行的能力。 

对于不同类型风电机组，其LVRT功能的实现方法也有所不同。目前用来提高LVRT 能力的措施主要有双馈机型的转子Crowbar 控制和直驱机型的变流器撬棒耗能控制，但这两种控制方式都需要增加不少的硬件成本。 因此，一种合适的而且节约硬件成本的低电压穿越控制方法，无疑将极大推动风力发电这种可再生能源的开发利用规模，带动国内相关风力发电设备造业的发展，对国民经济的健康快速发展起着重要作用。 

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种直驱电励磁型风电机组在不配置变流器硬件撬棒电路的情况下的低电压穿越控制方法。

本发明解决上述问题的技术方案包括以下步骤：

（1）检测电路对电网电压、电机功率、直流电容电压进行检测并将检测的数据传送给总控制器，总控制器对参数进行运行状态判断；

（2）总控制器判断电网电压是否高于额定电压的90%，若电网电压高于额定电压的90%，则进行常规控制，低电压穿越控制不动作；若电网电压低于额定电压的90%高于20%，则触发低电压穿越的控制模式；若电网电压低于额定电压的20%，则停止运行，保护停机；

（3）触发低电压穿越控制模式后，总控制器继续判断电机功率是否大于额定功率的20%，若此时电机功率小于额定功率的20%，则触发电网侧变流器电流控制；若此时电机功率大于额定功率的20%，则同时触发励磁电流和电网侧变流器电流控制；

（4）触发低电压穿越控制模式的同时总控制器判断直流电容电压是否大于额定值的112%，若直流电容电压大于额定值的112%，则触发电机侧变流器电流控制，若直流电容电压小于额定的112%，则不启动电机侧变流器电流控制。

所述步骤（3）中励磁电流控制为控制励磁电流大小和检测到的电网电压成正比，即如果检测电网电压为额定的80%，则控制励磁电流大小到原来的80%。

本发明的有益效果在于：

1、本发明电气系统的全功率变流器中没有设计用于消耗能量的撬棒电路，节约了硬件成本；

2、本发明的低电压穿越控制不改变原风力发电机组控制和电气系统的原理和结构， 因此改造工作量小，适合于大批量的推广应用。

附图说明

图1为本发明直驱电励磁风电机组电气系统结构框图。

图2为本发明发电机励磁电流控制电路的结构示意图。

图3为本发明中低电压穿越控制方法的流程图。

图4 为本发明中电机侧的电流控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，直驱电励磁型风电机组电气系统包括发电机励磁电流控制电路1、同步电励磁发电机2、电机侧全功率变流器3、直流电容4、电网侧全功率变流器5、检测电路6、总控制器7以及UPS电源8，UPS电源8、检测电路6与总控制器7相连，总控制器7分别与电机侧全功率变流器3、电网侧全功率变流器5相连，所述直流电容4分别与电机侧全功率变流器3、电网侧全功率变流器5相连，所述电机侧全功率变流器3与同步电励磁发电机2相连，所述电网侧全功率变流器5与电网相连，所述发电机励磁电流控制电路1的一端与电网相连，另一端与同步电励磁发电机2相连。

图3为低电压穿越控制方法流程图，详细的控制流程说明如下：

（1）风机正常运行时，首先启动步骤301，检测电路6对电网电压进行检测，并将检测的电压送入总控制器7中，然后执行步骤302总控制器7进行电网电压判断，当电网电压大于额定的90%时，执行步骤309进入正常控制的状态；当电网电压大于额定电压的20%小于90%时，则执行步骤304进入低穿控制模式；当电网电压小于额定的20%时，则执行步骤进入303停机模式；