一種用于風電場的低電壓穿越方法技術

一種用于風電場的低電壓穿越方法，在雙饋風力發電機的電路中加入串聯電阻R0，其投切由旁路開關控制，旁路開關初始狀態閉合；電阻R0的整定；確定第一靜止同步補償器和第二靜止同步補償器的控制策略，通過控制策略使得第一靜止同步補償器和第二靜止同步補償器發出極限無功功率；通過第一風電場和第二風電場的出口電壓降落值制定判定條件控制電阻R0的投切，在A條件下或B條件下，將第二靜止同步補償器或第一靜止同步補償器置于極限無功控制模式，并通過ΔU2或ΔU1控制第二靜止同步補償器或第一靜止同步補償器回到正常控制模式。本方法防止了撬棒的連鎖動作，最大限度補償其無功缺額和提高出口電壓，使DFIG成功實現低電壓穿越。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及低電壓穿越，特別涉及。
技術介紹
雙饋風力發電機(DFIG)作為目前的主流風電機型之一，具有變流器容量較小、有功和無功可獨立解耦控制的特點，其在電網中所占容量逐年驟增。當電網故障引起并網點電壓跌落時，若大裝機容量風電場的風機全部脫網，將會給電力系統的安全運行帶來不利影響，導致電網功率不平衡，因此要求其具有一定的低電壓穿越(LVRT)能力。目前國內外常見的LVRT方法，主要包括在轉子側增加撬棒(Crowbar)保護電路、動態電阻、改進DFIG的控制策略和無功補償等，通過這些方法限制轉子電流和直流母線電壓。專利技術人在實現本專利技術的過程中，發現現有技術中至少存在以下缺點和不足:現有的LVRT方法主要是針對單個獨立的風電場，當某個風電場近端發生嚴重故障時，為了實現低電壓穿越，Crowbar必須投入。此時DFIG處于不可控狀態,DFIG將從電網中吸收大量的無功，對相鄰風電場產生影響，嚴重時甚至可能引起相鄰風電場Crowbar的連鎖動作，造成電力系統無功缺額更加嚴重和電壓的進一步惡化。
技術實現思路
本專利技術提供了，本方法防止了 Crowbar的連鎖動作，使得DFIG自身能在故障期間為電力系統輸送無功功率，詳見下文描述:`—種用于風電場的低電壓穿越方法，所述方法包括以下步驟:(I)在雙饋風力發電機的電路中加入串聯電阻R0,其投切由旁路開關控制，所述旁路開關初始狀態閉合；(2)電阻Rtl的整定；(3)確定第一靜止同步補償器和第二靜止同步補償器的控制策略，通過控制策略使得第一靜止同步補償器和第二靜止同步補償器發出極限無功功率；(4)通過第一風電場和第二風電場的出口電壓降落值AU1和Δυ2制定判定條件控制電阻Rtl的投切，在A條件下或B條件下，將所述第二靜止同步補償器或所述第一靜止同步補償器置于極限無功控制模式，并通過八隊或ΛU1控制所述第二靜止同步補償器或所述第一靜止同步補償器回到正常控制模式。所述電阻Rtl的整定具體包括:I)獲取故障期間DFIG的轉子電流峰值I ； 」.、Γ -1—+/ω)— = doth ,(1-S)U- Γ'rinax η ' _/ / I \ iVequ__⑴Ts μυ其中，Udeth=L 2UdeN，UdeN為直流母線電壓的額定值；T為周期；艮_為等效轉子電阻；Lm為勵磁電感；LS、!^為定、轉子自感；σ為漏感系數；s為轉差率辦為故障前的定子電壓；τs為定子磁鏈衰減的時間常數；ω為轉子旋轉電角速度；2)通過所述轉子電流峰值確定Rtl的取值。3、根據權利要求2所述的，其特征在于，所述通過所述轉子電流峰值I Irmax確定Rtl的取值具體包括:I)作出I 隨Rtl變化的曲線；作出直線I =Irth，Irth為閾值；2)取兩線的交點的電阻值作為Rtl的取值。所述控制策略具體為:設定無功電流參考值I_=Qmax/Ut，將負載無功電流I,與所述無功電流參考值I^ref做差，其差值經過PID控制器得到q軸電壓矢量V,;將直流電壓參考值Udc ref與直流電壓Udc做差，差值經過PI控制器得到有功電流參考值Itof，將負載有功電流Id與所述有功電流參考值Itof做·差，其差值經過所述PID控制器得到d軸電壓矢量Vd ；電壓空間矢量(Vd，V,)通過同步旋轉坐標逆變換得到三相參考電壓Vrabe ;最后所述三相參考電壓VMb。通過PWM輸出脈寬調制信號。所述通過第一風電場和第二風電場的出口電壓降落值AU1和AU2制定判定條件控制電阻Rtl的投切，在A條件下或B條件下，將所述第二靜止同步補償器或所述第一靜止同步補償器置于極限無功控制模式，并通過八隊或ΛU1控制所述第二靜止同步補償器或所述第一靜止同步補償器回到正常控制模式，具體包括:I)故障時檢測第一風電場和第二風電場的出口電壓降落值分別為AU1和AU2,A條件:若Δ U1- Δ U2>0.1,且Δ U2<0.5pu時,所述第一風電場置于傳統撬棒保護模式，將所述第二風電場內撬棒閉鎖；或，B條件:若Δ U2- Δ U1X).1,且Δ υ,Ο.5pu時,所述第二風電場置于所述傳統撬棒保護模式，將所述第一風電場內撬棒閉鎖；2)在A條件下，在所述第二風電場內斷開所述旁路開關，在一個周期內投入電阻R0;或，在B條件下，在所述第一風電場內斷開所述旁路開關，在一個周期內投入電阻Rtl;3)在A條件下，將所述第二靜止同步補償器置于極限無功控制模式，當AU2的取值小于0.1時，將所述第二靜止同步補償器置于正常控制模式；或，在B條件下，將所述第一靜止同步補償器置于所述極限無功控制模式，當AU1的取值小于0.1時，將所述第一靜止同步補償器置于所述正常控制模式。本專利技術提供的技術方案的有益效果是:(I)通過在故障初期投入轉子串聯電阻Rtl抑制相鄰風電場內DFIG的轉子電流，防止其Crowbar的連鎖動作，使相鄰風電場內DFIG自身能在故障期間為系統輸送無功功率，支持電網電壓；(2)通過對風電場STATC0M的控制，最大限度補償其無功缺額和提高相鄰風電場的出口電壓，使DFIG成功實現低電壓穿越。附圖說明圖1為本專利技術提供的DFIG的結構圖2為STATC0M控制策略圖；圖3為A條件下的協調控制策略示意圖；圖4為本專利技術提供的電網系統圖；圖5為轉子串聯電阻Rtl整定曲線圖；圖6為兩風電場Crowbar信號圖；圖7 (a)為第二風電場中Rtl和STATC0M控制信號圖；圖7(b)為第二風電場的出口電壓曲線圖；圖7(c)為第二風電場的補償單元及風電場總無功輸出曲線圖；圖7(d)為第二風電場的DFIG轉子電流曲線圖；圖8為本專利技術提供的的流程圖。具體實施例方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本專利技術實施方式作進一步地詳細描述。為了防止Crowbar的連鎖動作，使得DFIG自身能在故障期間為電力系統輸送無功功率，本專利技術實施例提供了，參見圖1和圖8，詳見下文描述:101:在DFIG的電路中加入串聯電阻R。，其投切由旁路開關6控制，旁路開關6初始狀態閉合；參見圖1，在轉子I和轉子側變流器4之間串聯電阻Rtl,電阻Rtl和旁路開關6并聯；轉子側變流器4分別與撬棒3和網側變流器5相連；定子2與變壓器7相連。102:電阻Rtl的整定；其中，該步驟具體為:I)獲取故障期間DFIG的轉子電流峰值I ；故障期間DFIG轉子電流ir為:本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于風電場的低電壓穿越方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：（1）在雙饋風力發電機的電路中加入串聯電阻R0，其投切由旁路開關控制，所述旁路開關初始狀態閉合；（2）電阻R0的整定；（3）確定第一靜止同步補償器和第二靜止同步補償器的控制策略，通過控制策略使得第一靜止同步補償器和第二靜止同步補償器發出極限無功功率；（4）通過第一風電場和第二風電場的出口電壓降落值ΔU1和ΔU2制定判定條件控制電阻R0的投切，在A條件下或B條件下，將所述第二靜止同步補償器或所述第一靜止同步補償器置于極限無功控制模式，并通過ΔU2或ΔU1控制所述第二靜止同步補償器或所述第一靜止同步補償器回到正常控制模式。

【技術特征摘要】
1.一種用于風電場的低電壓穿越方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: (1)在雙饋風力發電機的電路中加入串聯電阻Rtl，其投切由旁路開關控制，所述旁路開關初始狀態閉合； (2)電阻R0的整定； (3)確定第一靜止同步補償器和第二靜止同步補償器的控制策略，通過控制策略使得第一靜止同步補償器和第二靜止同步補償器發出極限無功功率； (4)通過第一風電場和第二風電場的出口電壓降落值八仏和ΔU2制定判定條件控制電阻Rtl的投切，在A條件下或B條件下，將所述第二靜止同步補償器或所述第一靜止同步補償器置于極限無功控制模式，并通過八隊或Λ U1控制所述第二靜止同步補償器或所述第一靜止同步補償器回到正常控制模式。2.根據權利要求1所述的一種用于風電場的低電壓穿越方法，其特征在于，所述電阻R0的整定具體包括: O獲取故障期間DFIG的轉子電流峰值I LmaxI ；3.根據權利要求2所述的一種用于風電場的低電壓穿越方法，其特征在于，所述通過所述轉子電流峰值I Irmax確定Rtl的取值具體包括: O作出I iMl隨Rtl變化的曲線；作出直線I iMl=Irth，Irth為閾值； 2)取兩線的交點的電阻值作為Rtl的取值。4.根據權利要求1所述的一種用于風電場的低電壓穿越方法，其特征在于，所述控制策略具體為:設定無功電流參考值I_f=-Qmax/Ut，將負載無功電流I,與所述無功電流參考值Iqref做差，其差值經過PID控制器得到q軸電壓矢量\ ;將直流電壓參考值Ud。與直流電壓Udc做差，差值經過PI控制器得到有功電流參考值Idref，將負載有...

【專利技術屬性】
技術研發人員：姜惠蘭，張曼，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：