[发明专利]一种风电机组全功率变流器低电压穿越无功功率控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及风电控制领域，特别是涉及一种风电机组全功率变流器低电压穿越无功功率控制方法。

背景技术

随着能源危机的日趋严重，可再生能源技术的飞速发展，全球风电装机容量以平均每年高于20％的速度增长，风力发电已经成为具有相当规模的产业。截止2013年底，全球风力发电累计装机容量已达到3.18亿千瓦，共安装有三百多个风电场。风电场开发和运维成本中有很大一部分用于自动无功功率补偿装置上，以宁夏某风电场为例，MCR型SVC单月耗电量可达20万千瓦。考虑到自动无功功率补偿装置高额的用电成本，越来越多的业主要求风电机组作分散式无功功率补偿，优先控制机组发出无功功率补偿系统电压，这样，在调度风电机组发出无功功率的情况下，如果发生电网电压跌落，机组在进入低电压穿越前就已经处于发出无功功率状态。因此，在调度风电机组发出无功功率期间发生电网电压跌落则需做到稳态运行至电网电压跌落机组低穿和机组低穿至电网电压恢复稳态运行的无缝切换，否则存在的许多未知风险会导致机组故障停机脱网，如过压、长时间欠压等。但目前机组的低穿方法均是基于机组未发出无功功率的初始状态，未考虑机组在低穿前已发出无功功率的情况。

专利CN 103187734 A全功率风电机组并网变流器低电压穿越控制方法,包括：1)检测中间直流电压，得到中间直流电压反馈值，与中间直流电压指令值比较，其差值输入电压调节器，电压调节器控制中间直流电压跟随中间直流电压指令值；2)电压调节器的输出是电网侧变流器有功电流指令值，在低电压穿越阶段需要限制有功电流的指令值，确保网侧变流器能够按照最大能力向电网输出能量而不出现过流故障；3)低电压穿越期间，改变发电机磁场给定值，通过磁场调节器迅速减小风力发电机的磁场，使发电机的输出功率减小，保证变流器的输入和输出功率平衡；4)在低电压穿越的过程中可以认为风速不变，发电机的机械输入功率近似不变；在发电机磁场减小后，发电机的输出电功率降低，会导致发电机的输入输出功率不平衡，发电机升速；由于风力发电机组的转动惯量很大，可以保证发电机转速始终处于正常范围内；电网电压恢复后，并网功率会迅速上升，造成中间直流电压下降：1)检测到中间直流电压下降，得到中间直流电压反馈值，与中间直流电压指令值比较，其差值输入电压调节器，电压调节器控制中间直流电压跟随中间直流电压指令值；2)电压调节器的输出是电网侧变流器有功功率指令值，在正常工作的条件下能够稳定控制风电机组并网变流器有功功率，确保变流器的功率平衡；3)随着电网侧电压的慢慢恢复，逐步将发电机磁场给定值恢复至正常，发电机的输出功率增加；根据发电机的转矩平衡方程，电机的输入输出功率逐渐恢复平衡，电机转速不再升高；至此，低电压期间的一个调节过程结束。

该专利中所提到的方法未明确说明低穿期间变流器无功功率的控制方法，亦不能做到风电机组发出无功功率期间，电网电压跌落时稳态运行至电网电压跌落机组低穿和机组低穿至电网电压恢复稳态运行的无缝切换。

由此可见，上述现有的全功率风电机组并网变流器低电压穿越控制方法在使用上，显然存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种基于机组在低穿前已经处于发出无功功率状态，可以实现稳态运行与低电压穿越无缝切换的新的一种风电机组全功率变流器低电压穿越无功功率控制方法,实属当前重要研发课题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种风电机组全功率变流器低电压穿越无功功率控制方法，使其基于机组在低穿前已经处于发出无功功率状态，可以实现稳态运行与低电压穿越无缝切换，从而克服现有技术的不足。