[发明专利]一种双馈式风力发电机及其高电压穿越装置和方法

说明书

本发明提供一种双馈式风力发电机及其高电压穿越装置和方法，该装置包括：一阻抗电路，串联于双馈式风力发电机中双馈异步发电机的转子及转子侧变流器之间，用于提供一阻抗；一开关电路，并联至阻抗电路的两端，该开关电路导通时将阻抗电路短路；电网电压检测装置，用于检测双馈式风力发电机接入电网的电压变化情况，当检测到电网电压骤升时，触发开关电路由导通变为断开，以使阻抗电路导通。本发明可以有效抑制高电压穿越时转子侧电流的激增和振荡，保护转子侧变流器的安全运行，提高了双馈式风力发电机的高电压穿越能力，有利于电网稳定运行。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体地，涉及一种双馈式风力发电机及其高电压穿越装置和方法。

背景技术

随着电力电子技术和微机控制技术的发展，双馈异步发电机(Double FedInduction Generator，DFIG)在可再生能源的发电方式利用中得到了广泛的应用，特别是在风力发电领域，双馈异步发电机已成为目前兆瓦级风力发电机组的主流机型之一。由于双馈式风力发电机的定子直接与电网相连，使得风电机组对电网故障非常敏感；当电网电压出现骤升故障时，由于磁链不突变，定子磁链中会出现直流分量及负序分量(不对称故障时才会产生)，它们相对高速旋转的转子会产生一个很大的转差率，所以在转子电路中感应出较大的暂态电流，引起转子侧冲击电流升高，容易导致转子侧变流器损坏威胁转子侧变流器的安全，导致双馈风电机组的高电压穿越能力较弱。

目前国内外研究机构和高校主要将研究集中在风电机组低电压穿越特性及相应控制策略上，这些控制策略分别从改进控制策略和增加硬件设备来实现低电压穿越的性能，对于双馈风机在电网电压骤升期间的响应特性以及高电压穿越控制策略还没有引起充分的关注。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种双馈式风力发电机及其高电压穿越装置和方法，以解决现有技术中因电网电压骤升引起转子感应出较大暂态电流，导致转子侧变流器损坏的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种双馈式风力发电机高电压穿越装置，包括：

一阻抗电路，串联于双馈式风力发电机中双馈异步发电机的转子及转子侧变流器之间，用于提供一阻抗；

一开关电路，并联至所述阻抗电路的两端，该开关电路导通时将所述阻抗电路短路；

电网电压检测装置，用于检测所述双馈式风力发电机接入电网的电压变化情况，当检测到电网电压骤升时，触发所述开关电路由导通变为断开，以使所述阻抗电路导通；

其中，所述阻抗电路包括串联的电阻及电感，根据公式确定阻抗电路中阻抗的值，其中，i_rc为转子感生的暂态电流，L_s为定子漏感和定、转子互感的加和，L_r’为转子电感，L_r’＝L_r+L_rc，L_r为转子侧暂态电抗，L_rc为阻抗电路中的串联电感，L_m为定、转子互感，ω_s为定子角速度，V_se为正常运行时定子电压幅值，p为电网电压骤升度，t₀为电网电压对称骤升时刻，τ₁为衰减时间常数，τ_rc为转子侧衰减时间常数修正值，R_r为转子电阻，R_rc为阻抗电路中的串联电阻，t为时间。

相应的，本发明还提供一种双馈式风力发电机高电压穿越方法，包括：

检测双馈式风力发电机接入电网的电压变化情况；

当检测到电网电压骤升时，将一阻抗电路串联于所述双馈式风力发电机中双馈异步发电机的转子及转子侧变流器之间以提供一阻抗，以减小电网电压骤升时转子的感应电流对所述转子侧变流器的影响；