[实用新型]用于控制永磁直驱风机低电压穿越的装置、风机系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及永磁直驱风电机组技术领域，尤其涉及一种用于控制永磁直驱风机低电压穿越的装置。

背景技术

电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，需要将风电机组立即脱网以确保机组的安全。随着风电装机容量的不断扩大，风电机组与电网之间相互影响也日趋严重，而在电网运行规则中，要求在电网电压跌落的情况下，在一定的时间范围内使得风电机组必须继续保持并网运行的状态，即具有低电压穿越能力，以避免因风机大面积脱网而影响电网运行的稳定性。

为了控制永磁直驱风力发电机实现低电压穿越，目前主要采用以下几种控制方式：

(1)直接加装直流斩波器(DC-Chopper)来消耗低电压期间机组产生的不平衡能量，即在直流斩波器的直流侧加入储能元件，将由于电网电压跌落及变流器输出电流限制而不能被送出的能量进行存储，达到避免发电机超速和直流侧过电压的目的。

上述控制方式中，若电网电压跌落而不能被送出的能量过多时，就有可能超出储能元件的容量上限，因而受到储能元件容量限制，在电网电压跌落严重时无法有效实现低电压穿越控制；虽然通过在直流斩波器中设置一个耗能电阻可以进一步消耗一定能量，但耗能电阻仅能消耗固定大小的能量，无法实现耗能的调节，不能满足不同程度电压跌落时低电压穿越的需求，低电压穿越控制能力依然受限。

(2)通过控制网侧变流器发出更多的无功功率，对并网点低电压提供无功支撑，但该类控制方式实现低电压穿越的能力，不仅会受到变流器容量的限制，还会受到电压跌落程度等的限制。

(3)通过改变桨距角的方式来减少发电机组出力，待故障消除后再恢复机组的正常出力，但是从故障发生到消除时间极短，会使得桨距角控制器根本来不及动作。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种能够提高风电机组低电压穿越的能力，且结构简单、所需成本低、低电压穿越控制效果好以及控制灵活的用于控制永磁直驱风机低电压穿越的装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种用于控制永磁直驱风机低电压穿越的装置，包括设置在被控风电机组端AC/DC变流器与电网侧DC/AC变流器之间的直流斩波模块，用于控制消耗被控风电机组在电网电压跌落时产生的不平衡能量，直流斩波模块设置有并联连接的用于存储能量的储能电路以及用于产生耗能的耗能保护电路，耗能保护电路通过控制开关单元控制接入、断开，所述耗能保护电路还包括耗能控制单元以及具有两种以上不同耗能输出的可调耗能单元，通过耗能控制单元控制切换所述可调耗能单元的耗能输出。

作为本实用新型的进一步改进：所述可调耗能单元具体由两个以上的耗能电阻电路相互并联构成，各所述耗能电阻电路分别对应不同耗能功率，通过所述耗能控制单元控制每次接入其中一个所述耗能电阻电路。

作为本实用新型的进一步改进：所述耗能电阻电路具体包括耗能电阻R，各所述耗能电阻R具有不同的阻值。

作为本实用新型的进一步改进：所述可调耗能单元具体为可调电阻电路，所述可调电阻电路通过所述耗能控制单元控制输出不同阻值。

作为本实用新型的进一步改进：所述耗能控制单元具体包括相互连接的判断电路以及控制命令产生电路，所述判断电路接收并网点电压，并判断接收到的并网点电压的大小，输出判断结果给所述控制命令产生电路，通过所述控制命令产生电路产生不同控制命令，输出给所述可调耗能单元。

作为本实用新型的进一步改进：当所述可调耗能单元具有两种不同耗能输出时，所述判断电路接收并网点电压，并判断是否小于预设阈值，当判断到是时，通过所述控制命令产生电路产生第一控制命令，控制所述可调耗能单元输出第一耗能大小；当判断到否时，通过所述控制命令产生电路产生第二控制命令，控制所述可调耗能单元输出第二耗能大小。

作为本实用新型的进一步改进：所述耗能保护电路还包括续流单元，所述续流单元与所述可调耗能单元并联连接；所述续流单元与所述可调耗能单元之间还设置有电抗器L。

作为本实用新型的进一步改进：所述控制开关单元包括开关控制器以及控制开关，所述开关控制器接收所述直流斩波模块两侧的电压值，控制所述控制开关的接通、断开。

作为本实用新型的进一步改进：所述开关控制器包括依次连接的减法器、PI控制器以及比较器，所述减法器分别接收参考电压值、所述直流斩波模块两侧的电压值，输出经过所述PI控制器的PI控制后，输出至所述比较器，通过所述比较器输出控制脉冲至所述控制开关。