一种无刷双馈风力发电机组组合的低电压穿越方法技术

本发明专利技术公开了一种无刷双馈风力发电机组组合的低电压穿越方法，包括以下步骤：S1、对电网电压进行实时检测并计算幅值，将幅值与给定值进行比较，如果幅值小于给定值，表明电网出现了故障，电网电压出现了跌落；S2、如果电网电压出现了跌落，则将发电机的控制策略从正常控制策略切换到低电压穿越控制策略；S3、实时检测无刷双馈发电机控制绕组电流和直流母线电压；S4、通过机侧变流器向电网注入无功电流控制电网电压的恢复；S5、继续对电网电压进行实时检测；S6、若电压和电流都符合要求，将控制策略切换到正常的控制策略。本发明专利技术的法可以极大的增强无刷双馈发电机组的低电压穿越能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风力发电机智能检测领域，尤其涉及一种无刷双馈风力发电机组组合的低电压穿越方法。
技术介绍
在目前并网运行的风电机组中，有刷双馈型风电机组在1WM以上的风电机组中占据着主导地位，但是有刷双馈风力发电机(DFIG)存在以下三个方面的缺点：(1)结构上具有电刷、滑环，降低了系统可靠性低。(2)齿轮箱体积大，增加了系统成本。(3)电网电压扰动的适应能力很差。而无刷双馈风力发电机(BDFG)既可以克服和改进有刷双馈风力发电机的上述不，又具有与有刷双馈风力发电机相同的能够实现变速恒频、功率解耦控制以及变流器容量小仅为转差容量等优点。因此无刷双馈风力发电机具有非常好的应用前景，未来极有可能替代有刷双馈风力发电机，产生巨大的效益。无刷双馈电机根据转子结构的不同可以分为鼠笼型、磁阻型和绕线式三种。其中新型绕线式无刷双馈电机磁势谐波含量低，输出电压更为正弦，性能具有更大优势。由于无刷双馈发电机的功率绕组和电网直接相连，因此电网故障引起的电网电压的跌落直接作用于无刷双馈发电机，会引起变流器过压过流、转速飞升、电磁转矩和功率的大幅振荡，因此，在电网电压跌落时，如果不采取适当的控制与保护措施，会造成无刷双馈风力发电机组的电气和机械部件的损坏。在风电场并网容量较小时，为了保护风电机组，当电网电压扰动带来的不良影响超出了无刷双馈风电机组的容许限值时，机组可以立刻脱网，不会影响电力系统的稳定运行。但是随着我国大规模风电的发展，风电所占比例越来越大，已成为我国第三大主力电源，因此大量风电机组的脱网会对电力系统的稳定运行造成严重的不良影响，出于电力系统自身安全和稳定的需要，电力系统对并网运行的风电机组提出了低电压穿越的要求。因此，无刷双馈风力发电机在电网故障条件下的低电压穿越方法是实现其并网运行必须解决的关键性问题。目前针对有刷双馈发电机的低电压穿越方法有很多的，然而由于无刷双馈风力发电机的电磁关系复杂、模型阶数高，目前针对无刷双馈风力发电机的低电压穿越方法几乎是空白，因此研究无刷双馈风力发电机组低电压穿越方法十分迫切。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中缺少无刷双馈风力发电机的低电压穿越方法的缺陷，提供一种无刷双馈风力发电机组组合的低电压穿越方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提供一种无刷双馈风力发电机组组合的低电压穿越方法，包括以下步骤：S1、电网电压幅值和跌落深度计算：对电网电压进行实时检测，并实时计算出其幅值，将计算出的电网电压的幅值与电网电压幅值的给定值进行比较，如果电网电压幅值大于或等于电网电压幅值的给定，则表明电网电压正常，绕线式无刷双馈风力发电机按照正常的控制策略运行；如果电网电压幅值小于电网电压幅值的给定，则表明电网出现了故障，电网电压出现了跌落，同时计算出电网电压跌落深度；S2、如果电网电压出现了跌落，则将发电机的控制策略从正常控制策略切换到低电压穿越控制策略；S3、实时检测无刷双馈发电机控制绕组电流和直流母线电压，如果控制绕组电流的幅值小于对应阈值，且直流母线电压小于对应阈值，控制机侧变流器的中央处理器触发无刷双馈发电机控制绕组侧串联的撬棒保护电路和变流器直流母线侧的储能电路关断，并执行步骤S4；否则返回步骤S2；S4、无功电流补偿：根据电网电压的跌落深度，计算出应向电网注入的无功电流的大小，并将其作为控制绕组电流环指令，通过机侧变流器向电网注入无功电流控制电网电压的恢复；S5、对电网电压进行实时检测，并实时计算出其幅值，将计算出的电网电压的幅值与电网电压幅值的给定值进行比较，如果电网电压幅值小于电网电压幅值的给定，则表明电网故障仍未消失，则执行步骤S4；如果电网电压幅值大于或等于电网电压幅值的给定，则表明电网故障已经消失，电压恢复正常，则执行步骤S2和步骤S3；S6、实时检测无刷双馈发电机控制绕组电流和直流母线电压，如果控制绕组电流的幅值小于对应阈值，且直流母线电压小于对应阈值，控制机侧变流器的中央处理器触发无刷双馈发电机控制绕组侧串联的撬棒保护电路和变流器直流母线侧的储能电路关断，并将绕线式无刷双馈发电机的低电压穿越控制策略切换到正常的控制策略。进一步地，本专利技术的步骤S2中的低电压穿越控制策略具体为：将机侧变流器电压指令值设为零，同时控制机侧变流器中央处理器触发无刷双馈发电机控制绕组侧串联的撬棒保护电路和变流器直流母线侧的储能电路导通，从而对机侧变流器过电流和直流母线过电压进行抑制。进一步地，本专利技术的步骤S3中实时检测无刷双馈发电机控制绕组电流和直流母线电压的方法具体为：将控制绕组电流的幅值与控制绕组额定电流的2倍进行比较并将直流母线电压与直流母线电压额定值的1.15倍进行比较，如果控制绕组电流幅值大于或等于控制绕组额定电流的2倍或者直流母线电压大于直流母线电压额定值的1.15倍，则返回步骤S2；如果控制绕组电流幅值小于控制绕组额定电流的2倍并且直流母线电压小于直流母线电压额定值的1.15倍，则控制机侧变流器的中央处理器触发无刷双馈发电机控制绕组侧串联的撬棒保护电路和变流器直流母线侧的储能电路关断，并执行步骤S4。进一步地，本专利技术的步骤S1中电网电压的幅值与电网电压幅值的给定值进行比较的方法具体为：将计算出的电网电压的幅值与电网电压幅值的给定值进行比较，如果电网电压幅值大于或等于563×(1-10％)V，则表明电网电压正常，绕线式无刷双馈风力发电机按照正常的控制策略运行；如果电网电压幅值小于563×(1-10％)V，则表明电网出现了故障，电网电压出现了跌落，同时计算出电网电压跌落深度。进一步地，本专利技术的电网电压跌落深度的计算公式为：D=UA-testUA-ref]]>其中，D为电网电压跌落深度，0.1≤D≤0.9；UA-test为电网电压幅值的实际值；UA-ref为电网电压幅值的给定值。进一步地，本专利技术的步骤S4中注入的无功电流的计算公式为：Ireactive＝2×(D-0.1)×IN其中，Ireactive为向电网注入的无功电流；D为电网电压跌落深度，0.1≤D≤0.9；IN为风力发电机组额定电流。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术的无刷双馈风力发电机组组合的低电压穿越方法，在故障期间根据电网电压跌落的深度，通过发电机向电网注入无功电流来帮助电网电压的恢复，提高了故障期间绕线式无刷双馈风力发电机对电网电压的支撑能力；采用控制绕组侧串联的撬棒保护电路、变流器直流母线侧的储能电路以及电网故障条件下机侧变流器三个方面进行协调控制来实现低电压穿越，与单纯额外增加硬件电路来实现故障穿越的方案相比，控制方法更为灵活、方便，而且在低电压穿越过程中，机侧变流器一直在工作，没有失控。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例的方法流程图；图2是本专利技术硬件连接图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术实施例的无刷双馈风力发电机组组合的低电压穿越方法，包括以下步骤：S1、电网电压幅值和跌落深度计算：对电网电压进行实时检测，并实时计算出其幅值，将计算出的电网电压的幅值与电网电压幅值的给定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无刷双馈风力发电机组组合的低电压穿越方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、电网电压幅值和跌落深度计算：对电网电压进行实时检测，并实时计算出其幅值，将计算出的电网电压的幅值与电网电压幅值的给定值进行比较，如果电网电压幅值大于或等于电网电压幅值的给定，则表明电网电压正常，绕线式无刷双馈风力发电机按照正常的控制策略运行；如果电网电压幅值小于电网电压幅值的给定，则表明电网出现了故障，电网电压出现了跌落，同时计算出电网电压跌落深度；S2、如果电网电压出现了跌落，则将发电机的控制策略从正常控制策略切换到低电压穿越控制策略；S3、实时检测无刷双馈发电机控制绕组电流和直流母线电压，如果控制绕组电流的幅值小于对应阈值，且直流母线电压小于对应阈值，控制机侧变流器的中央处理器触发无刷双馈发电机控制绕组侧串联的撬棒保护电路和变流器直流母线侧的储能电路关断，并执行步骤S4；否则返回步骤S2；S4、无功电流补偿：根据电网电压的跌落深度，计算出应向电网注入的无功电流的大小，并将其作为控制绕组电流环指令，通过机侧变流器向电网注入无功电流控制电网电压的恢复；S5、对电网电压进行实时检测，并实时计算出其幅值，将计算出的电网电压的幅值与电网电压幅值的给定值进行比较，如果电网电压幅值小于电网电压幅值的给定，则表明电网故障仍未消失，则执行步骤S4；如果电网电压幅值大于或等于电网电压幅值的给定，则表明电网故障已经消失，电压恢复正常，则执行步骤S2和步骤S3；S6、实时检测无刷双馈发电机控制绕组电流和直流母线电压，如果控制绕组电流的幅值小于对应阈值，且直流母线电压小于对应阈值，控制机侧变流器的中央处理器触发无刷双馈发电机控制绕组侧串联的撬棒保护电路和变流器直流母线侧的储能电路关断，并将绕线式无刷双馈发电机的低电压穿越控制策略切换到正常的控制策略。...

【技术特征摘要】
1.一种无刷双馈风力发电机组组合的低电压穿越方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、电网电压幅值和跌落深度计算：对电网电压进行实时检测，并实时计算出其幅值，将计算出的电网电压的幅值与电网电压幅值的给定值进行比较，如果电网电压幅值大于或等于电网电压幅值的给定，则表明电网电压正常，绕线式无刷双馈风力发电机按照正常的控制策略运行；如果电网电压幅值小于电网电压幅值的给定，则表明电网出现了故障，电网电压出现了跌落，同时计算出电网电压跌落深度；S2、如果电网电压出现了跌落，则将发电机的控制策略从正常控制策略切换到低电压穿越控制策略；S3、实时检测无刷双馈发电机控制绕组电流和直流母线电压，如果控制绕组电流的幅值小于对应阈值，且直流母线电压小于对应阈值，控制机侧变流器的中央处理器触发无刷双馈发电机控制绕组侧串联的撬棒保护电路和变流器直流母线侧的储能电路关断，并执行步骤S4；否则返回步骤S2；S4、无功电流补偿：根据电网电压的跌落深度，计算出应向电网注入的无功电流的大小，并将其作为控制绕组电流环指令，通过机侧变流器向电网注入无功电流控制电网电压的恢复；S5、对电网电压进行实时检测，并实时计算出其幅值，将计算出的电网电压的幅值与电网电压幅值的给定值进行比较，如果电网电压幅值小于电网电压幅值的给定，则表明电网故障仍未消失，则执行步骤S4；如果电网电压幅值大于或等于电网电压幅值的给定，则表明电网故障已经消失，电压恢复正常，则执行步骤S2和步骤S3；S6、实时检测无刷双馈发电机控制绕组电流和直流母线电压，如果控制绕组电流的幅值小于对应阈值，且直流母线电压小于对应阈值，控制机侧变流器的中央处理器触发无刷双馈发电机控制绕组侧串联的撬棒保护电路和变流器直流母线侧的储能电路关断，并将绕线式无刷双馈发电机的低电压穿越控制策略切换到正常的控制策略。2.根据权利要求1所述的无刷双馈风力发电机组组合的低电压穿越方法，其特征在于，步骤S2中的低电压穿越控制策略具体为：将机侧变流器电压指令值设为零，同时控制机侧变流器中央处理器触...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡胜，黄云辉，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42