一种双馈风电机组多模式运行方式制造技术

本发明专利技术公开了一种双馈风电机组多模式运行方式，多模式包括二模式和三模式，利用高额定电压母线与低额定电压母线间的换挡实现二模式运行；在二模式基础上，利用全功率鼠笼异步发电模式与二模式的相互转换实现三模式运行。本方式可实现双馈风电机组的宽转速范围运行，满足宽电压和高低(零)电压穿越和高低电网频率短时运行要求，整机电气传动链效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种双馈风电机组多模式运行方式
本专利技术涉及风力发电
，尤其是一种双馈风电机组多模式运行方式。
技术介绍
新能源风力发电机组在中国电力系统中占有较大比重，全球风电机组装机中双馈风力机组目前占据主要大约50％份额。国内在新能源装机、运行容量不断增加的同时，电网也在大力发展大区域、大跨度的特高压和超特高压交直流输电，把偏远的西北及“三北”地区新能源和其他能源大跨度输到沿海三大负荷中心和中部负荷中心。特高压和超高压的(交)直流输电线路、换流站的整流侧和逆变侧的交流母线会面临暂时高低(零)电压穿越和高低频率短时运行的问题，同时会波及换流站整流侧上游和换流站逆变侧下游35KV、110KV、220KV、330KV的电压等级以下新能源发电机组，尤其是风力发电机组的运行。特高压和超高压的(交)直流输电线路和换流站的整流侧交流母线上，换流站故障会导致出现1.3-1.4pu.暂时高电压，逆变侧故障会导致出现1.7pu.暂时过电压，同时还会非周期出现1.15-2.0pu.暂时高电压。海上大型风电场远距离柔性直流输电也会出现以上类似暂时高电压。云贵川西藏高原高山上，风电场单回路、长距离出线(5～20km左右)中，超十几台(10～20台左右)风力发电机组运行，在发电周期性最大最小变化、首端和末端风力发电机组上网电压“上翘”和“下落”时，需要风力发电机组满足较大无功功率调节出口电压稳定运行或宽额定电压运行和高低(零)电压穿越、高低频率短时运行要求。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术的不足，提供一种发电效率高、运行范围广、能够满足宽额定电压运行和暂时高低(零)电压穿越运行和高低频率短时运行要求的双馈风电机组多模式运行方式。本专利技术实施例采用技术方案如下：一种双馈风电机组多模式运行方式，其中，所述多模式包括二模式和三模式，利用高额定电压母线(发电机开口电压高)与低额定电压母线(发电机开口电压低)间的换挡实现二模式运行；在二模式基础上，利用全功率鼠笼异步发电模式与二模式的相互转换实现三模式运行。作为优选方式，所述模式一采用高开口电压双馈发电方式运行，所述模式二采用低开口电压双馈发电方式运行；所述模式三采用全功率鼠笼异步发电方式运行。作为优选方式，高额定电压母线换挡为低额定电压母线，实现模式一转模式二；低额定电压母线换挡为高额定电压母线，实现模式二转模式一。作为优选方式，双馈风电机组由低开口电压双馈发电运行方式动态转换为全功率鼠笼异步发电运行方式，实现模式二转模式三；双馈风电机组由全功率鼠笼异步发电运行方式动态转换为低开口电压双馈发电运行方式，实现模式三转模式二。作为优选方式，双馈风电机组多模式转换运行时，动态调节双馈风电机组P-np功率曲线上的P50(np)值，Pfg(np)＝P50(np)*50/fg(pu.)，fg表示风电场电网实际频率(fg≥50)，np表示转速标幺值，P50(np)表示风电场电网实际频率为50Hz时P-np功率曲线的稳态上网有功功率。作为优选方式，双馈风电机组多模式转换运行时，根据电网频率分段设置超速区域变流器机侧电流、电压运行上限值，风电机组主控制器根据所述电流、电压运行上限值动态调节电气限值。作为优选方式，双馈风电机组多模式转换运行时,采用宽电压范围稳态或动态调节方式进行无功功率调节，在母线电压的(100％±15％pu.)倍范围内，稳态调节无功功率±(0.4843pu./S1)(Q/Pn)，或动态调节无功功率±[(0.75pu.～0.4843pu.)/1min/10min](Q/Pn)。作为优选方式，双馈风电机组多模式转换运行时,辅助系统采用大功率三相不间断电源供电。作为优选方式，高额定电压母线电压与低额定电压母线电压的比值范围为[1.5，1.8]本专利技术实施例可实现的积极有益技术效果包括：高额定电压母线向低额定电压母线换挡运行，可大幅度降低开口电压，使得双馈风电机组在较低风速区域能够正常运行，扩展了双馈风电机组的运行范围；在换挡基础上，采用全功率鼠笼异步方式发电，可在额定转速以下全范围(含低风速段)发电运行，可有效提高年度发电量；可实现宽转速范围运行，满足宽电压和高低(零)电压穿越和高低电网频率短时运行要求，整机电气传动链效率高。本专利技术的其他方面和优点根据下面结合附图的详细的描述而变得明显，所述附图通过示例说明本专利技术的原理。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1(a)、双馈风力发电机组(小滑差且高、低开口电压和全功率鼠笼异步)三模式运行流程图；图1(b)、双馈风力发电机组(小滑差且高、低开口电压)二模式运行流程图；图2、双馈风力发电机组电气拓扑图Ⅰ(模式一、模式二、模式三)；图3、双馈风力发电机组电气拓扑图Ⅱ(模式一、模式二、模式三)；图4、双馈风力发电机组电气拓扑图Ⅲ(模式一、模式二、模式三)；图5、双馈风力发电机组电气拓扑图Ⅳ(模式一、模式二、模式三)；图6、双馈风力发电机转子电流工作曲线；图7、双馈风力发电机转子电压工作曲线；图8、双馈风力发电机组稳态矩形P-Q工作曲线；图9、双馈风力发电机组低电压穿越和零电压穿越曲线；图10、双馈风力发电机组高电压穿越曲线；图11、双馈风力发电机组在电网频率下的额定长期运行和短时运行曲线。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。双馈风电机组采用多模式运行，根据实际运行转速范围大小将多模式运行分为三模式和二模式运行，其中三模式运行为模式一、模式二、模式三的组合运行，二模式运行为模式一、模式二的组合运行，其中模式一采用高开口电压双馈发电方式运行，模式二采用低开口电压双馈发电方式运行，模式三采用全功率鼠笼异步发电方式运行。一种双馈风电机组多模式运行方式，利用高额定电压母线与低额定电压母线间的换挡实现二模式运行；在二模式基础上，利用全功率鼠笼异步发电模式与二模式的相互转换实现三模式运行。具体地，高额定电压母线换挡为低额定电压母线，实现模式一转模式二；低额定电压母线换挡为高额定电压母线，实现模式二转模式一；双馈风电机组由低开口电压双馈发电运行方式动态转换为全功率鼠笼异步发电运行方式，实现模式二转模式三；双馈风电机组由全功率鼠笼异步发电运行方式动态转换为低开口电压双馈发电运行方式，实现模式三转模式二。多模式下双馈风电机组运行功率范围为1-6MW，高额定电压Un1母线电压范围为480-1100V,中额定电压Un2母线电压范围为480-1100V,低高额定电压Un3母线电压范围为300-690V，高额定电压Un1母线电压低高额定电压Un3母线电压比值范围为1.5-1.8。(1-1)双馈风电机组多模式下模式一运行范围：①转速:1.1735(±0.05)pu.-1.0666(±0.05)pu.-0.86(±0.05)pu.-0.73(±0.05)pu.；②功率:1.30(±3％)pu.-1(±3％)pu.-0.54(±3％)pu.-0.32(±3％)pu.；③额定频率：50Hz；④额定转速：1.0666(±0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双馈风电机组多模式运行方式，其特征在于，所述多模式包括二模式和三模式，利用高额定电压母线(发电机开口电压高)与低额定电压母线(发电机开口电压低)间的换挡实现二模式运行；在二模式基础上，利用全功率鼠笼异步发电模式与二模式的相互转换实现三模式运行。

【技术特征摘要】
1.一种双馈风电机组多模式运行方式，其特征在于，所述多模式包括二模式和三模式，利用高额定电压母线(发电机开口电压高)与低额定电压母线(发电机开口电压低)间的换挡实现二模式运行；在二模式基础上，利用全功率鼠笼异步发电模式与二模式的相互转换实现三模式运行。2.根据权利要求1所述的一种双馈风电机组多模式运行方式，其特征在于，二模式包括模式一和模式二，三模式包括模式一、模式二和模式三，所述模式一采用高开口电压双馈发电方式运行，所述模式二采用低开口电压双馈发电方式运行；所述模式三采用全功率鼠笼异步发电方式运行。3.根据权利要求1所述的一种双馈风电机组多模式运行方式，其特征在于，高额定电压母线换挡为低额定电压母线，实现模式一转模式二；低额定电压母线换挡为高额定电压母线，实现模式二转模式一。4.根据权利要求2所述的一种双馈风电机组多模式运行方式，其特征在于，双馈风电机组由低开口电压双馈发电运行方式动态转换为全功率鼠笼异步发电运行方式，实现模式二转模式三；双馈风电机组由全功率鼠笼异步发电运行方式动态转换为低开口电压双馈发电运行方式，实现模式三转模式二。5.根据权利要求1所述的一种双馈风电机组多模式运行方式，其特征在于，双馈风电机组多模式转换运行时，动态调节双馈风电机组P-np功...

【专利技术属性】
技术研发人员：成健，刘世洪，邓良，郑大周，莫尔兵，宋聚众，王其君，曾东，兰杰，毛明珠，
申请(专利权)人：东方电气风电有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51