[发明专利]基于DVR的双馈异步风力发电机组低电压穿越系统及方法

摘要

一种基于DVR的双馈异步风力发电机组低电压穿越系统，其特征在于它包括双馈异步风电机组和DVR动态电压恢复器；其优越性在于提高了DFIG机组的低电压穿越能力，同时动态电压恢复器和注入变压器还能够减小甚至消除定子电压的波动。

主权项

一种基于DVR的双馈异步风力发电机组低电压穿越系统，其特征在于它包括双馈异步风电机组和DVR动态电压恢复器；其中所述的双馈异步风电机组直接连接电网；所述DVR动态电压恢复器的输入端采集电网系统侧的电压，其输出端连接双馈异步风电机组的输出端和电网的输入端；所述DVR动态电压恢复器是由控制器单元、能量储存单元、并联电容器、逆变电路单元、滤波电路单元、串联变压器以及整流器组成；所述DVR动态电压恢复器通过滤波电路单元和串联变压器接入电网；所述能量储存单元的输入端与整流器和控制器单元的输出端连接，其输出端通过并联电容器与逆变电路单元连接；所述整流器单元的输入端采集电网的电压电流信号；其工作方法为：(1)检测电压波动并做出合理动作：考虑实际电压存在畸变和不平衡，则令abc三相电压的表达式为：式中U1i为正序第i次谐波有效值；U2i为负序第i次谐波有效值；θ1i为正序第i次谐波初相角；θ2i为负序第i次谐波初相角；将abc三相电压变换到dq坐标的关系式为：式中，Ud为d轴电压分量；Uq为q轴电压分量；变换阵C中的sin(ωt+θ11)、cos(ωt+θ11)是与a相电压同相位的正余弦信号；将两式联合得：由上式可知，abc三相电压经dq变换后，正序基波分量成为直流分量，正序n次谐波分量成为n‑1次谐波分量，负序n次谐波分量成为n+1次谐波分量；Ud、Uq经低通滤波器滤除所有谐波分量可得：由上式可以瞬时求得正序基波电压的有效值；但是由于实际的电压跌落多为单相事件，并且很多电压跌落不仅引起公共连接点电压幅值的降低，还会引起电压相位的跳变；假设a相电压发生跌落且伴随α角度的相位跳变，则第一个式子中a相的正序基波分量变为对构造的三相电压 按照第二个式子进行dq变换，变换后的结果经低通滤波器提取后，则可得：由于Ud、Uq为经过测量并通过计算得到的已知UdUq量，所以从上式可以求出a相正序基波的有效值和相位跳变角α，分别为：通过上述两式，当适时电压发生波动时，就可以检测出来；(2)动态电压恢复器接受信号并做出补偿：当电网电压正常时，DVR不工作，电网与DFIG定子之间通过注入变压器的副边相连接；由于注入变压器的漏阻抗很小，使得电网电压与定子电压基本相等；当电网电压故障导致DFIG定子电压幅值偏离正常值时，DVR开始工作，采用前馈控制原理，输出合适电压，经过LC滤波器向注入变压器的原边输出补偿电压；原边电压经由变压器绕组耦合传递至注入变压器副边后，使得DFIG的定子电压为电网电压Us与注入变压器副边电压Ug之和，即Us+Ug＝Ucom式中Ucom为DVR输出的补偿电压，通过改变Ucom即可调节双馈异步风力发电机组的定子电压；若电网电压中还含有谐波分量，则通过同样可对谐波电压进行补偿，确保双馈异步风力发电机组定子电压的对称且正弦，保持工机组发出的总有功、无功功率稳定,整个机组输出的电流对称且正弦；(3)将补偿电压注入线路，稳定双馈异步发电机输出能力。