[发明专利]一种双馈风电机组高电压穿越控制系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种双馈风电机组高电压穿越控制系统及其工作方法，属于风力发电技术领域。双馈风力发电机的转子与变流器的机侧之间连接有Crowbar电路，卸荷电路设在变流器机侧与网侧之间的直流母线上；变流器、Crowbar电路和卸荷电路分别与变流器控制器连接，变流器控制器连接至双馈风电机组的主控系统。通过变流器、变流器控制器、Crowbar电路和卸荷电路，在双馈风电机组发生高电压穿越时能够解决电压升高暂态过程中的出现的过电压、过电流和直流母线电压升高等问题，从而实现高电压穿越期间机组安全稳定不脱网，保证风电机组正常运行发电。该系统设计合理，容易构建，对硬件要求低，保证了系统的稳定性和安全性，具有良好的经济效益。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种双馈风电机组高电压穿越控制系统及其工作方法。

背景技术

随着风电装机容量逐年增加，风能自身的随机性、波动性导致电网的调峰、调压、调频以及电能质量方面面临巨大的挑战，对电网安全运行提出更高的要求。根据电网公司的电网事故的统计情况，电网由于某种原因导致电压出现严重故障时，将引起风力发电机大面积脱网运行。在风电场电网低电压故障的故障恢复阶段，由于风电机组无功补偿没有及时退出，可能引起并网接入高压线路的过电压，从而引起电网先低电压后高电压的连锁故障。

根据最新故障电压测试规程，并网点电压升高至130％时要求风电机组保持不脱网运行500ms的能力；并网点电压升至125％时保持不脱网运行1000ms的能力；并网点电压升至120％时保持不脱网运行1000ms的能力；并网点电压升至110％时保持不脱网运行的能力。

目前风电机组高电压穿越能力虽然没有作为电网强制要求，但为了提高电力系统运行稳定性和安全性，风电场的高电压穿越能力将逐步成为电网必然要求。因此，开展风电机组高电压穿越能力的研究与实现对完善国内并网规则具有十分重要的意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种双馈风电机组高电压穿越控制系统及其工作方法，能够确保高电压穿越期间机组安全稳定不脱网，保证风电机组正常运行发电。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种双馈风电机组高电压穿越控制方法，包括变流器、变流器控制器、Crowbar电路和卸荷电路；双馈风力发电机的转子与变流器的机侧连接，变流器的网侧通过滤波器与变压器连接；双馈风力发电机的转子与变流器的机侧之间连接有Crowbar电路，卸荷电路设在变流器机侧与网侧之间的直流母线上；变流器、Crowbar电路和卸荷电路分别与变流器控制器连接，变流器控制器连接至双馈风电机组的主控系统。

优选地，Crowbar电路包括3个Crowbar电阻、可变电阻、三相整流桥、Crow电容和开关管；3个Crowbar电阻的一侧分别与双馈风力发电机的转子三相引出线连接，另一侧与三相整流桥中的二极管桥臂中点连接；可变电阻与开关管连接；三相整流桥与Crow电容连接。

优选地，双馈风电机组中电气设备的耐受电压为额定电压的1.3倍。

优选地，还包括电网切出接触器，电网切出接触器分别与双馈风电机组的变桨系统和主控系统连接。

进一步优选地，变桨系统分别与双馈风电机组的UPS和后备电源连接。

优选地，电网与双馈风电机组的变压器之间设有用于检测系统性能的故障发生装置。

上述双馈风电机组高电压穿越控制系统的工作方法，包括：

电网电压处于稳态时，变流器接收变流器控制器下发的指令并执行；当变流器处于并网发电状态时，变流器控制器根据风电机组的实时参数，控制变流器发出的总功率；

电网电压骤升时，变流器控制器监测直流母线电压和变流器机侧电流：