[发明专利]一种DFIG低电压穿越方法

说明书

本发明公开了一种DFIG低电压穿越方法，包括以下步骤：在检测转子侧过电流或直流母线过电压时，首先整定crowbar电阻值可调范围，一方面要使crowbar电阻值足够大，使得转子电流能够迅速衰减且峰值小于RSC电流限制值，另一方面电阻值不能过大，过大的电阻值会导致转子侧电压超过RSC的电压限制值；接着根据P_s、Q_s随ψ_s的变化再次实时整定调节crowbar的电阻值。本发明既保护了励磁变流器和转子绕组，又限制了DFIG从电网吸收的无功功率大小，有效地维护了定子侧电压的稳定性，增强了crowbar电路转子侧励磁电流调节的自适应性，从而显著提高机组的低电压穿越能力。

技术领域

本发明属于电力技术领域，涉及一种双馈异步发电机(DFIG，Doubly-FedInduction Generator)低电压穿越方法，具体地说，涉及一种基于自适应crowbar阻值的DFIG低电压穿越(LVRT,Low Voltage Ride Through)方法。

背景技术

随着风电等新能源并网容量的持续增加，如何在电网故障条件下，使风力发电机不脱网，从而保持电力系统的安全稳定运行，是备受关注的研究课题。这个课题的核心问题就是如何提高风电机组的低电压穿越能力。

DFIG是目前风力发电的主流机型，本发明方案主要针对该风电机型。当前的低电压穿越技术主要有三种方案：一是采用转子短路保护技术，即在转子侧装有crowbar电路；二是引入新型拓扑结构；三是采用合理的励磁控制算法。前两种方案实际是在转子上或定子上附加旁路装置，是硬件方法，后一种方法是优化励磁控制策略，是软件方法。采用硬件的方法，需要增加系统的成本和控制的复杂性，电力电子器件通态损耗大，动作时间长，对电网恢复正常运行所起的积极作用有限；而采用软件的方法，由于风电的随机性和间歇性，加上控制系统的响应时间较长，往往控制信号形成执行后，已经滞后于运行状态的变化，实时性较差。

本发明结合硬件和软件方法，对转子侧crowbar电路采用自适应电阻，也就是说，采用具有滑动电阻器的crowbar电路和新的控制策略，使得该滑动电阻能根据不同工况和运行需要，自动调节电阻的大小，从而调节转子励磁电流，较大幅度调节无功功率输出，确保机端电压的稳定，有力提高了DFIG的低电压穿越能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种DFIG低电压穿越方法。该方法在全面分析DFIG定子和转子的电枢反应的基础上，得到了转子电流与定子无功功率和电压的解析关系，对转子侧crowbar电路进行了改进，提出了一种基于自适应crowbar阻值的DFIG低电压穿越方法。该方法要求对定子和转子的状态参量进行在线监测和计算，利用计算结果作用于计算软件，实时确定crowbar电路直流侧电阻R_cb的大小，从而快速地将直流侧电压限制在允许范围内。既保护了励磁变流器和转子绕组，又限制了DFIG从电网吸收的无功功率大小，有效地维护了定子侧电压的稳定性，增强了crowbar电路转子侧励磁电流调节的自适应性，从而显著提高机组的低电压穿越能力。

其具体技术方案为：

一种DFIG低电压穿越方法，包括以下步骤：

步骤1、基于双馈异步风力发电机电枢反应约束关系，推导得出励磁电流及控制量表达式(详细参数关系见公式1至13)；

步骤2、在考虑变流器安全及撬棒保护特性的基础上，推导得出crowbar电阻的整定约束表达式(见公式14)；

步骤3、当监测到转子过电流或直流母线过电压时，对crowbar电阻的范围进行整定(见公式15)；

步骤4、接着根据励磁电流与有功、无功功率及机端电压的约束关系，在考虑有功、无功功率最优输出及已有crowbar电阻范围的基础上，对crowbar阻值再次进行具体整定，并启动crowbar电路投入(见公式15至19)。