[发明专利]一种交流励磁电源故障穿越控制系统

说明书

本发明提供一种交流励磁电源故障穿越控制系统，当公共连接点PCC电压轻度跌落时，三相电子开关K1闭合、K2断开，双环控制策略一中的电流内环采用比例积分谐振控制和可变阻尼器控制相结合的方法，PCC电压有效值外环输出作为电流内环电流的给定值；当公共连接点PCC电压深度跌落时，三相电子开关K1断开、K2闭合，机侧变流器MC和网侧变流器GC的直流电压外环均采用比例积分谐振控制方法，电流内环也采用比例积分谐振控制方法；该控制系统不仅抑制PCC电压跌落故障引起的双馈发电机DFIG转子过电流，能够而且能够减小PCC电压不对称跌落故障时交流励磁电源直流侧的纹波电压，降低其交流侧电流谐波含量。

技术领域

本发明涉及一种双馈风电机组用交流励磁电源，尤其涉及的是，一种交流励磁电源故障穿越控制系统。

背景技术

双馈风电机组的故障穿越能力受到交流励磁电源容量的限制，其对公共连接点电压的故障比较敏感，需要采取保护措施，抑制双馈发电机DFIG转子侧过电流，保护交流励磁电源。采用改进交流励磁电源的控制技术，如比例谐振控制技术、双dq-PI转子电流控制技术、基于电压的功率补偿方法、采用主动阻尼器的控制方法等可以抑制交流励磁电源的过电流，可以提高公共连接点PCC电压跌落故障期间双馈风电机组的运行能力。

采用转子撬棒Crowbar和定子撬棒Crowbar保护技术作为双馈风电机组实现故障穿越的有效手段之一，其在公共连接点电压跌落故障期间，封锁交流励磁电源的触发脉冲，同时在双馈发电机转子侧接通撬棒电阻，可以有效限制双馈发电机DFIG转子过电流。

在双馈发电机DFIG定子侧加装辅助装置如动态电压恢复器，可以保护交流励磁电源。

部分文献将上述多个故障穿越方法组合运用，保护交流励磁电源，实现双馈风电机组的故障穿越，收到了一定的效果。

少量文献考虑在双馈发电机DFIG的定子侧、转子侧和机侧变流器与网侧变流器的交流侧之间安装三相电子开关，根据公共连接点PCC电压情况控制电子开关的导通和关断，将机侧变流器MC的交流侧接入公共连接点PCC，将其作静止无功发生器使用，帮助公共连接点电压恢复，具有一定的理论意义。

但是，现有技术主要存在以下不足：

1、公共连接点PCC电压发生不对称跌落故障时，传统的比例积分谐振控制方法仅考虑电流内环的控制，由于采样和处理电路的延时滞后，直流电容器电压会存在二次纹波，此二次纹波会在网侧变流器GC的交流侧产生谐波电流，控制效果不理想。

2、采用撬棒Crowbar保护电路的双馈风电机组故障穿越技术，在撬棒Crowbar保护电路投入工作过程中，双馈发电机DFIG转子侧的交流励磁电源退出工作，交流励磁电源失去对双馈发电机DFIG的控制作用，不能为公共连接点电压恢复提供无功功率支撑，此时网侧变流器GC即使输出无功功率，其输出无功功率的容量较小。

3、仅在双馈发电机DFIG的定子侧、转子侧和机侧变流器与网侧变流器的交流侧之间安装三相电子开关，会造成公共连接点电压故障时双馈发电机DFIG的频繁启停，不利于双馈发电机DFIG的控制，同时没有考虑公共连接点PCC电压发生不对称跌落故障时交流励磁电源的控制方法。

发明内容