一種基于安全運(yùn)行電壓的雙饋風(fēng)電機(jī)組高電壓穿越方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于安全運(yùn)行電壓的雙饋風(fēng)電機(jī)組高電壓穿越方法，包括以下步驟：步驟A：根據(jù)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)對(duì)安全電壓范圍進(jìn)行確定；如能夠確定安全電壓范圍，則雙饋風(fēng)電機(jī)組能夠成功實(shí)現(xiàn)高壓穿越，并進(jìn)行步驟B；如不能夠確定安全電壓范圍，則雙饋風(fēng)電機(jī)組不能夠成功實(shí)現(xiàn)高壓穿越，不執(zhí)行后續(xù)步驟；步驟B：根據(jù)雙饋風(fēng)電機(jī)組接口電壓和步驟A確定的安全電壓范圍，確定雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)定子和網(wǎng)側(cè)變流器需輸出的無功和有功電流分量。本發(fā)明可對(duì)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的高電壓穿越能力進(jìn)行判斷。
【專利說明】-種基于安全運(yùn)行電壓的雙饋風(fēng)電機(jī)組高電壓穿越方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于安全運(yùn)行電壓的雙饋 風(fēng)電機(jī)組高電壓穿越方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著風(fēng)能利用的迅速發(fā)展，一些國家相繼提出了風(fēng)電接入電網(wǎng)的導(dǎo)則、測試要 求W及適應(yīng)性規(guī)范，對(duì)風(fēng)電機(jī)組故障穿越能力的要求越來越高。目前國內(nèi)外對(duì)低壓故障 穿越能力（low voltage ride-t虹OU曲:LVRT)的研究已趨成熟。國內(nèi)各家風(fēng)電企業(yè)的 技術(shù)路線雖有差別，近兩年基本都實(shí)現(xiàn)了低電壓穿越功能。而通常由短路引起低電壓造 成的風(fēng)電脫網(wǎng)現(xiàn)象，實(shí)際運(yùn)行中低電壓的時(shí)間通常非常短，僅幾十毫砂，最終導(dǎo)致風(fēng)場所 有風(fēng)機(jī)停機(jī)的原因往往是無功過補(bǔ)償引起的電壓偏高，因此高電壓穿越（化曲Voltage 化de-T虹OU曲:HVRT)問題更應(yīng)引起重視。國際上對(duì)風(fēng)電機(jī)組HVRT已有初步規(guī)范的是澳大 利亞、美國、德國、西班牙、丹麥等國電網(wǎng)規(guī)程，如澳大利亞電網(wǎng)規(guī)程要求風(fēng)電機(jī)組能夠在并 網(wǎng)點(diǎn)電壓驟升至1.3倍標(biāo)稱值時(shí)不脫網(wǎng)運(yùn)行60ms。國內(nèi)風(fēng)電行業(yè)目前還沒有高電壓穿越的 相關(guān)要求和檢測標(biāo)準(zhǔn)。
[0003] 現(xiàn)有解決風(fēng)電機(jī)組高電壓穿越問題的基本思路是在風(fēng)機(jī)原有硬件設(shè)備基礎(chǔ)上，充 分利用LVRT設(shè)備，調(diào)整相應(yīng)的控制策略，使用同一套設(shè)備來實(shí)現(xiàn)LVRT和HVRT。雙饋風(fēng)電機(jī) 組對(duì)電壓的變化敏感，電壓偏高會(huì)引起直流母線電容過壓，導(dǎo)致變流器不能正常工作，風(fēng)電 機(jī)組由于自我保護(hù)自動(dòng)脫離電網(wǎng)。而目前現(xiàn)有技術(shù)沒有從接口電壓控制方面進(jìn)行研究。本 發(fā)明方法充分考慮雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組值ouble Fed Induction Generator ;DFIG)接口電壓 對(duì)直流母線電壓的影響，給出一種基于安全電壓的協(xié)調(diào)控制策略，協(xié)調(diào)控制變流器和發(fā)電 機(jī)定子輸出的無功功率和有功功率，保證變流器的安全運(yùn)行，最終實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 的高電壓穿越。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的即在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于安全運(yùn)行電壓的雙饋風(fēng) 電機(jī)組高電壓穿越方法，本方法可在電網(wǎng)高電壓故障期間將雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的接口電壓 控制在安全運(yùn)行范圍內(nèi)。
[0005] 本發(fā)明的目的通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0006] 一種基于安全運(yùn)行電壓的雙饋風(fēng)電機(jī)組高電壓穿越方法，包括W下步驟：
[0007] 步驟A ;根據(jù)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)對(duì)安全電壓范圍進(jìn)行確定；
[0008] 如能夠確定安全電壓范圍，則雙饋風(fēng)電機(jī)組能夠成功實(shí)現(xiàn)高壓穿越，并進(jìn)行步驟 B ；
[0009] 如不能夠確定安全電壓范圍，則雙饋風(fēng)電機(jī)組不能夠成功實(shí)現(xiàn)高壓穿越，不執(zhí)行 后續(xù)步驟；
[0010] 步驟B ;根據(jù)雙饋風(fēng)電機(jī)組接口電壓和步驟A確定的安全電壓范圍，確定雙饋風(fēng)力 發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)定子和網(wǎng)側(cè)變流器需輸出的無功和有功電流分量。
[0011] 進(jìn)一步的，所述安全電壓的范圍的確定方法如下：
[0012]
【權(quán)利要求】
1. 一種基于安全運(yùn)行電壓的雙饋風(fēng)電機(jī)組高電壓穿越方法，其特征在于，包括以下步 驟： 步驟A :根據(jù)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)對(duì)安全電壓范圍進(jìn)行確定； 如能夠確定安全電壓范圍，則雙饋風(fēng)電機(jī)組能夠成功實(shí)現(xiàn)高壓穿越，并進(jìn)行步驟B ; 如不能夠確定安全電壓范圍，則雙饋風(fēng)電機(jī)組不能夠成功實(shí)現(xiàn)高壓穿越，不執(zhí)行后續(xù) 步驟； 步驟B :根據(jù)雙饋風(fēng)電機(jī)組接口電壓和步驟A確定的安全電壓范圍，確定雙饋風(fēng)力發(fā)電 機(jī)組的發(fā)電機(jī)定子和網(wǎng)側(cè)變流器需輸出的無功和有功電流分量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于安全運(yùn)行電壓的雙饋風(fēng)電機(jī)組高電壓穿越方法，其 特征在于： 所述安全電壓的范圍的確定方法如下：
其中，Ug，K表示安全電壓，Uwt表示雙饋風(fēng)電機(jī)組接口電壓；I w，max表示DFIG最大能夠輸出 的無功電流；Xt表示接口變壓器的電抗；表示轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度；Lg表示網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn)線 電感；Igd表示網(wǎng)側(cè)變流器輸出的有功電流分量；Igq表示網(wǎng)側(cè)變流器輸出的無功電流分量； Vdca表示網(wǎng)側(cè)變流器直流側(cè)母線的給定電壓運(yùn)行值； Vdca滿足：
其中，kv為安全系數(shù)；Frt:為直流側(cè)電容的最大能夠連續(xù)工作電壓，Igimax表示網(wǎng)側(cè)變 流器能輸出的最大無功電流分量； 如上述兩個(gè)公式有解，則雙饋風(fēng)電機(jī)組能夠成功實(shí)現(xiàn)高壓穿越； 如上述兩個(gè)公式無解，則雙饋風(fēng)電機(jī)組不能夠成功實(shí)現(xiàn)高壓穿越。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于安全運(yùn)行電壓的雙饋風(fēng)電機(jī)組高電壓穿越方法，其 特征在于： 雙饋風(fēng)電機(jī)組能夠成功實(shí)現(xiàn)高壓穿越，則Ug，K和Vdca均取其運(yùn)行范圍內(nèi)的最小值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于安全運(yùn)行電壓的雙饋風(fēng)電機(jī)組高電壓穿越方法，其 特征在于： 所述步驟B中，發(fā)電機(jī)定子輸出的無功電流分量的確定方法如下：
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于安全運(yùn)行電壓的雙饋風(fēng)電機(jī)組高電壓穿越方法，其 特征在于： Istl滿足如下約束：
當(dāng)Isq越限時(shí)，取其上、下極限值； 其中，Ug表示定子側(cè)接入點(diǎn)電壓，Ls表示定子漏感，W s表示定子旋轉(zhuǎn)角速度，Lm表示激 磁電感，I1^max表不發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)最大允許電流，Isd表不發(fā)電機(jī)定子輸出的有功電流分量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于安全運(yùn)行電壓的雙饋風(fēng)電機(jī)組高電壓穿越方法，其 特征在于： 所述步驟B中，網(wǎng)側(cè)變流器輸出的無功電流分量的確定方法如下：
其中，Igq表示網(wǎng)側(cè)變流器輸出的無功電流分量，Igd表示網(wǎng)側(cè)變流器輸出的有功電流分 量。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于安全運(yùn)行電壓的雙饋風(fēng)電機(jī)組高電壓穿越方法，其 特征在于： 滿足如下約束： -T +T < T < T -T 當(dāng)Igq越限時(shí)，取其上、下極限值； Lmax表示定子側(cè)最大允許電流。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1?7中任意一項(xiàng)所述的一種基于安全運(yùn)行電壓的雙饋風(fēng)電機(jī)組高電 壓穿越方法，其特征在于： 所述步驟B中，雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)定子和網(wǎng)側(cè)變流器輸出的有功電流分量由 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最大功率跟蹤方法獲得。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于安全運(yùn)行電壓的雙饋風(fēng)電機(jī)組高電壓穿越方法，其 特征在于： 所述步驟B中，雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)定子和網(wǎng)側(cè)變流器輸出的有功電流分量的 最大值為：
其中ISd，maX表示考慮雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組定子輸出的無功電流時(shí)，發(fā)電機(jī)定子最大可輸 出的有功電流分量，I gd，_表示考慮網(wǎng)側(cè)變流器輸出的無功電流時(shí)其最大可輸出的有功電 流分量，表示發(fā)電機(jī)定子側(cè)最大允許電流，表示網(wǎng)側(cè)變流器最大允許電流，Istl表 示發(fā)電機(jī)定子輸出的無功電流分量，Igq表示網(wǎng)側(cè)變流器輸出的無功電流分量。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK104362674SQ201410602240
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】徐琳, 唐永紅, 蒲維, 龔錦霞 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院