一种全功率风电系统的电网故障穿越方法和装置制造方法及图纸

本申请公开了一种全功率风电系统的电网故障穿越方法和装置，该方法包括：对电网电压进行故障诊断；在电网电压发生三相平衡跌落后，检测电网电压是否在低压状态下跌落稳定；当电网电压在低压状态下跌落稳定时，根据电网电压的跌落幅度对网侧变流器进行容性无功功率补偿控制；在电网电压发生三相平衡骤升后，检测电网电压是否在高压状态下骤升稳定；当电网电压在高压状态下骤升稳定时，判断网侧变流器是否处于调制状态；若网侧变流器处于调制状态，根据电网电压的骤升幅度对网侧变流器进行感性无功功率补偿控制，反之对网侧变流器的功率开关管驱动信号进行强制封锁，以使全功率风电系统能够顺利渡过电网电压三相平衡跌落或骤升区域。

【技术实现步骤摘要】
一种全功率风电系统的电网故障穿越方法和装置
本专利技术涉及电网故障穿越
，更具体地说，涉及一种全功率风电系统的电网故障穿越方法和装置。
技术介绍
全功率风电系统包括风力发电机组10、机侧变流器20、撬棒电路30、直流支撑电容C、网侧变流器40和滤波电路50等，其结构示意图如图1所示。在全功率风电系统中，电网电压三相平衡跌落或骤升是很常见的故障：电网电压三相平衡跌落会导致网侧变流器输出功率减小，使得网侧与机侧的能量不匹配，电网电压三相平衡骤升会导致网侧变流器能量逆向流动，在上述两种情况下，直流支撑电压udc都会迅速上升，从而对直流支撑电容和网侧变流器的桥臂侧功率开关管造成冲击，严重威胁电容和功率开关管的寿命和使用可靠性；并且，电网电压三相平衡骤升还有可能引起网侧变流器进入过调制状态，严重危害网侧变流器的稳定运行。因此，如何使全功率风电系统能够顺利渡过电网电压三相平衡跌落或骤升区域，成为实现全功率风电系统稳定、安全运行所必须要解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种全功率风电系统的电网故障穿越方法和装置，以使得全功率风电系统能够顺利渡过电网电压三相平衡跌落或骤升区域。一种全功率风电系统的电网故障穿越方法，包括：对全功率风电系统的电网电压进行故障诊断；在诊断出电网电压发生三相平衡跌落故障后，实时检测电网电压是否在低压状态下跌落稳定；当检测到电网电压在低压状态下跌落稳定时，根据电网电压的跌落幅度对网侧变流器进行容性无功功率补偿控制；在诊断出电网电压发生三相平衡骤升故障后，实时检测电网电压是否在高压状态下骤升稳定；当检测到电网电压在高压状态下骤升稳定时，判断网侧变流器是否处于调制状态；若网侧变流器处于调制状态，根据电网电压的骤升幅度对网侧变流器进行感性无功功率补偿控制；若网侧变流器处于过调制状态，对网侧变流器的功率开关管驱动信号进行强制封锁。其中，所述对全功率风电系统的电网电压进行故障诊断，包括：采用双同步坐标系解耦软件锁相环技术计算得到电网正序电压的幅值；当所述电网正序电压的幅值低于正常幅值的下限时，判定电网电压发生三相平衡跌落故障；当所述电网正序电压的幅值高于正常幅值的上限时，判定电网电压发生三相平衡骤升故障。可选的，所述对全功率风电系统的电网电压进行故障诊断前，还包括：采用空间矢量脉宽调制方式对全功率风电系统中的机侧变流器和网侧变流器进行调制。可选的，在判断得到网侧变流器处于调制状态后，还包括：对网侧变流器进行变直流电压控制。可选的，所述在诊断出电网电压发生三相平衡跌落故障后，以及所述在诊断出电网电压发生三相平衡骤升故障后，均还包括：对机侧变流器进行限功率运行控制。可选的，所述在诊断出电网电压发生三相平衡跌落故障后，以及所述在诊断出电网电压发生三相平衡骤升故障后，均还包括：判断网侧变流器的桥臂侧电流是否在安全阈值范围内；当网侧变流器的桥臂侧电流超出安全阈值范围时，对网侧变流器的功率开关管驱动信号进行强制封锁。一种全功率风电系统的电网故障穿越装置，包括：故障诊断单元，用于对全功率风电系统的电网电压进行故障诊断；低电压穿越单元，用于在诊断出电网电压发生三相平衡跌落故障后，实时检测电网电压是否在低压状态下跌落稳定；当检测到电网电压在低压状态下跌落稳定时，根据电网电压的跌落幅度对网侧变流器进行容性无功功率补偿控制；高电压穿越单元，用于在诊断出电网电压发生三相平衡骤升故障后，实时检测电网电压是否在高压状态下骤升稳定；当检测到电网电压在高压状态下骤升稳定时，判断网侧变流器是否处于调制状态；若网侧变流器处于调制状态，根据电网电压的骤升幅度对网侧变流器进行感性无功功率补偿控制；若网侧变流器处于过调制状态，对网侧变流器的功率开关管驱动信号进行强制封锁。其中，所述故障诊断单元包括：幅值获取单元，用于采用双同步坐标系解耦软件锁相环技术计算得到电网正序电压的幅值；故障判定单元，用于当所述电网正序电压的幅值低于正常幅值的下限时，判定电网电压发生三相平衡跌落故障；当所述电网正序电压的幅值高于正常幅值的上限时，判定电网电压发生三相平衡骤升故障。可选的，所述装置还包括：调制单元，用于在对全功率风电系统的电网电压进行故障诊断前，采用空间矢量脉宽调制方式对全功率风电系统中的机侧变流器和网侧变流器进行调制。可选的，所述高电压穿越单元还用于在判断得到网侧变流器处于调制状态后，对网侧变流器进行变直流电压控制。从上述的技术方案可以看出，为保障全功率风电系统顺利渡过电网电压三相平衡跌落或骤升区域，本专利技术通过判断和识别电网电压的不同故障类型，采取相应的控制策略，在电网电压发生三相平衡跌落且跌落稳定时，对网侧变流器进行容性无功功率补偿控制，从而对电网跌落起到一定的抑制作用，实现LVRT；在电网电压发生三相平衡骤升且骤升稳定时，对网侧变流器进行感性无功功率补偿控制，从而对电网骤升起到一定的抑制作用，实现HVRT，同时所述感性无功功率补偿控制还可以通过抑制电网骤升来抑制调制度趋于饱和，使得网侧变流器在调制区内稳定运行，解决了现有技术存在的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术公开的一种全功率风电系统结构示意图；图2为本专利技术实施例公开的一种全功率风电系统的电网故障穿越方法流程图；图3为现有技术公开的一种空间电压矢量分布图；图4a为本专利技术实施例公开的一种电网电压骤升情况下网侧变流器交流侧矢量关系图；图4b为本专利技术实施例公开的一种电网电压骤升稳定情况下，网侧变流器感性无功功率补偿控制时的交流侧矢量关系图；图5为本专利技术实施例公开的一种全功率风电系统的电网故障穿越装置结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图2，本专利技术实施例公开了一种全功率风电系统的电网故障穿越方法，以使得全功率风电系统能够顺利渡过电网电压三相平衡跌落或骤升区域，包括：步骤201：对全功率风电系统的电网电压进行故障诊断，在诊断出电网电压发生三相平衡跌落故障后，进入步骤202；在诊断出电网电压发生三相平衡骤升故障后，进入步骤204；步骤202：实时检测电网电压是否在低压状态下跌落稳定，当检测到电网电压在低压状态下跌落稳定时，进入步骤203；步骤203：根据电网电压的跌落幅度对网侧变流器进行容性无功功率补偿控制，实现全功率风电系统的低电压故障穿越。步骤204：实时检测电网电压是否在高压状态下骤升稳定，当检测到电网电压在高压状态下骤升稳定时，进入步骤205；步骤205：判断网侧变流器是否处于调制状态，若网侧变流器处于调制状态，进入步骤206；若网侧变流器处于过调制状态，进入步骤207；步骤206：根据电网电压的骤升幅度对网侧变流器进行感性无功功率补偿控制，实现全功率风电系统的高电压故障穿越。步骤20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全功率风电系统的电网故障穿越方法，其特征在于，包括：对全功率风电系统的电网电压进行故障诊断；在诊断出电网电压发生三相平衡跌落故障后，实时检测电网电压是否在低压状态下跌落稳定；当检测到电网电压在低压状态下跌落稳定时，根据电网电压的跌落幅度对网侧变流器进行容性无功功率补偿控制；在诊断出电网电压发生三相平衡骤升故障后，实时检测电网电压是否在高压状态下骤升稳定；当检测到电网电压在高压状态下骤升稳定时，判断网侧变流器是否处于调制状态；若网侧变流器处于调制状态，根据电网电压的骤升幅度对网侧变流器进行感性无功功率补偿控制；若网侧变流器处于过调制状态，对网侧变流器的功率开关管驱动信号进行强制封锁。

【技术特征摘要】
1.一种全功率风电系统的电网故障穿越方法，其特征在于，包括：对全功率风电系统的电网电压进行故障诊断；在诊断出电网电压发生三相平衡跌落故障后，实时检测电网电压是否在低压状态下跌落稳定；当检测到电网电压在低压状态下跌落稳定时，根据电网电压的跌落幅度对网侧变流器进行容性无功功率补偿控制；在诊断出电网电压发生三相平衡骤升故障后，实时检测电网电压是否在高压状态下骤升稳定；当检测到电网电压在高压状态下骤升稳定时，判断网侧变流器是否处于调制状态；若网侧变流器处于调制状态，根据电网电压的骤升幅度对网侧变流器进行感性无功功率补偿控制；若网侧变流器处于过调制状态，对网侧变流器的功率开关管驱动信号进行强制封锁；其中，在电网跌落或骤升的故障穿越响应过程中，所述全功率风电系统中的撬棒电路根据检测到的直流电压值和设定的直流电压滞环宽度进行Bang-Bang控制，以卸荷机侧馈入直流侧的多余能量，并有效抑制电网骤升引起的直流电压泵升，使直流电压稳定在设定的安全阈值范围内；为降低撬棒的动作频率，减少撬棒功率开关器件的电压与电流应力，控制所述机侧变流器由功率或转矩跟踪模式切入到限功率运行模式，同时设置机侧的最大功率限幅等于网侧实际输出的有功功率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对全功率风电系统的电网电压进行故障诊断，包括：采用双同步坐标系解耦软件锁相环技术计算得到电网正序电压的幅值；当所述电网正序电压的幅值低于正常幅值的下限时，判定电网电压发生三相平衡跌落故障；当所述电网正序电压的幅值高于正常幅值的上限时，判定电网电压发生三相平衡骤升故障。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述对全功率风电系统的电网电压进行故障诊断前，还包括：采用空间矢量脉宽调制方式对全功率风电系统中的机侧变流器和网侧变流器进行调制。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在判断得到网侧变流器处于调制状态后，还包括：对网侧变流器进行变直流电压控制。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述在诊断出电网电压发生三相平衡跌落故障后，以及所述在诊断出电网电压发生三相平衡骤升故障后，均还包括：判断网侧变流器的桥臂侧电流是否在安全阈值范围内；当网侧变流器的桥臂侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成悦，杨春源，汪令祥，孟祥志，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34