风力发电机组的低电压穿越控制装置制造方法及图纸

一种风力发电机组的低电压穿越控制装置，包括TSC型静止无功补偿器、安装在鼠笼式异步发电机上的转速传感器以及用以根据当前转速信号和电机固有特性参数计算目标等值容性阻抗C并分配需要投入的各组电容实现低电压穿越的智能控制器，TSC型静止无功补偿器连接于在鼠笼式异步发电机的三相线路上，TSC型静止无功补偿器包括并联的n组电容，n为自然数，单组电容与双向晶闸管串联；所述转速传感器连接所述智能控制器，所述智能控制器连接所述TSC型静止无功补偿器。本实用新型专利技术在较低成本的前提下实现良好的控制效果。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及风力发电机组，尤其是一种低电压穿越控制装置。
技术介绍
风电机组的低电压穿越能力是指风电机组端电压降低到一定值的情况下风电机组能够维持并网运行的能力。电网系统的瞬态短路而引起电压暂降在实际运行中是经常出现的，而其中绝大多数的故障在继电保护装置的控制下在短暂的时间(通常不超过0.8秒)内能恢复，即重合闸。在这短暂的时间内，电网电压大幅度下降，风电机组必须在极短时间内做出无功功率调整来支持电网电压，来保证风电机组不脱网，避免出现局部电网内风电成份的大量切除导致系统供电质量的恶化。德国等欧美国家都对于风电机组的低电压穿越能力做出了强制性的规定。随着近年中国风电的迅速发展，某些局部地区已经出现的风电装机容量过高，也出现了多次在电网瞬态短路时大量风电切出电网的事故。我国也有一些内部规范如《国家电网公司风电场接入电网技术规定(2009修订版)》和《国家电网公司风电场接入电网技术规定实施细则 (2009)》都体现了相应的要求。国外机组为实现风力发电机组低电压穿越的要求，大多数是针对采用绕线式异步发电机的双馈变速恒频机组，在电压跌落的同时使用变流器实现无功补偿以及有源 Crowbar卸荷电阻释放能量来完成的，上述方法在技术和经济两方面能够达到较好的协调， 并且这方面国外的技术已经相当成熟。但是对于国内大量运行的使用鼠笼式异步发电机的机组而言，对电网的低电压穿越要求一直没有太好的解决方法。机组在正常运行时有进行无功补偿的需要，一般可通过固定电容组或MCR型静止无功补偿设备实现，上述两种方案的控制方法都基于对机组出口端电压和电流的测量，通过有效值计算来判定无功补偿量。对于机组的低电压穿越要求而言，电压和电流的测量和有效值计算过程(至少需要0.1秒)对于暂态电压跌落-恢复过程(通常不超过1秒)会显得过长，这样就大大影响了无功补偿器的反应速度，同时由于机组端口处的电压强烈的时变特性，使得静止无功补偿器的补偿效果受到很大的限制，从而对于机组出口端的电压提升效果产生了很大的影响。电压的跌落使得机组产生的有功功率无法送入电网，同时又无法使得机组发出的有功功率快速消耗掉，最终会导致机组的转速快速大幅上升，发电机转差增大，在电压恢复时由于电气特性突变，发电机转矩产生大幅度振荡，从而对风机齿轮箱产生严重危害。与此同时，由于发电机转差增大，也会大大增加机组对电网的无功需求，从而迟滞机组端的电压恢 M- O如果采全功率变换的方法可以在技术上完成定桨失速机组低电压穿越的要求， 但是，全功率变换器会大大增加了机组在完成低电压穿越方面的成本，在机组正常运行时会造成对电网的谐波污染，并且全功率变换器对于已经在现场大量运行的定桨失速机组来说，改造难度很大，这无论对于风场业主还是机组制造商都是不得不考虑而又无法接受的。所以，目前实际中还没有一种经济并且有效的方法使得定桨失速机组完成低电压穿越的要求。为了完成机组的低电压穿越要求，同时还要克服传统静止无功补偿器是以采集的电压为控制依据，电压、电流有效值的采集通常要经过0. 1秒左右，再加上对设备的控制时间，则在0. 15秒以上，这样使得静止无功补偿器不能及时跟随发电机端电压的强烈动态变化。
技术实现思路
为了克服已有风力发电机组的低电压穿越控制方法的无法兼顾成本和控制效果的不足，本技术提供一种在较低成本的前提下实现良好的控制效果的风力发电机组的低电压穿越控制装置。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种风力发电机组的低电压穿越控制装置，包括TSC型静止无功补偿器、安装在鼠笼式异步发电机上的转速传感器以及用以根据当前转速信号和电机固有特性参数计算目标等值容性阻抗C并分配需要投入的各组电容实现低电压穿越的智能控制器，TSC型静止无功补偿器连接于在鼠笼式异步发电机的三相线路上，TSC型静止无功补偿器包括并联的η组电容，η为自然数，单组电容与双向晶闸管串联；所述转速传感器连接所述智能控制器，所述智能控制器连接所述TSC型静止无功补偿器。进一步，各组电容容量分别为CA2n-l)、2CA2n-l)，4CA2n-l)......2nXC/(2n-l)；当然，也可以采用其他的分组容量，例如各组电容的容量均相等，或者呈等差序列寸。再进一步，所述TSC型静止无功补偿器在鼠笼式异步发电机的三相线路上呈三角接法。或者是所述TSC型静止无功补偿器在鼠笼式异步发电机的三相线路上呈星型接法。所述转速传感器为转速编码器。本技术的技术构思为从感应发电机的本质出发，解析风电机组在低电压穿越过程中，由于转速偏离正常工作速度带来发电机工作特性的变化，从而以静止无功补偿设备来补偿发电机的工作特性，从而促使系统在电压恢复以后尽快回到稳定工作状态，并实现降低传动系统转矩振荡的作用。图2为感应发电机的单相等效电路，可见其阻抗特性为转差率s也即发电机转速的函数。在电网频率固定的情况下，定子电抗Xs、转子折算电抗) 、激磁电抗Xm和对应的定子电感Ls、转子折算电感Lr、激磁电感Lm成线性比例关系。等效电路中与转速无关的值则是定子电阻Rs和转子折算电阻Rr。 )、=s](=2礼式(1) 人,=2πβ. ,权利要求1.一种风力发电机组的低电压穿越控制装置，其特征在于所述低电压穿越控制装置包括TSC型静止无功补偿器、安装在鼠笼式异步发电机上的转速传感器以及用以根据当前转速信号和电机固有特性参数计算目标等值容性阻抗C并分配需要投入的各组电容实现低电压穿越的智能控制器，TSC型静止无功补偿器连接于在鼠笼式异步发电机的三相线路上，TSC型静止无功补偿器包括并联的η组电容，η为自然数，单组电容与双向晶闸管串联； 所述转速传感器连接所述智能控制器，所述智能控制器连接所述TSC型静止无功补偿器。2.如权利要求1所述的风力发电机组的低电压穿越控制装置，其特征在于各组电容容量分别为 C/ (2n-l)、2C/ (2n-l)，4C/ (2n-l)......2nX C/ (2n-l)。3.如权利要求1或2所述的风力发电机组的低电压穿越控制装置，其特征在于所述 TSC型静止无功补偿器在鼠笼式异步发电机的三相线路上呈三角接法。4.如权利要求1或2所述的风力发电机组的低电压穿越控制装置，其特征在于所述 TSC型静止无功补偿器在鼠笼式异步发电机的三相线路上呈星型接法。5.如权利要求3所述的风力发电机组的低电压穿越控制装置，其特征在于所述转速传感器为转速编码器。专利摘要一种风力发电机组的低电压穿越控制装置，包括TSC型静止无功补偿器、安装在鼠笼式异步发电机上的转速传感器以及用以根据当前转速信号和电机固有特性参数计算目标等值容性阻抗C并分配需要投入的各组电容实现低电压穿越的智能控制器，TSC型静止无功补偿器连接于在鼠笼式异步发电机的三相线路上，TSC型静止无功补偿器包括并联的n组电容，n为自然数，单组电容与双向晶闸管串联；所述转速传感器连接所述智能控制器，所述智能控制器连接所述TSC型静止无功补偿器。本技术在较低成本的前提下实现良好的控制效果。文档编号H02J3/18GK202026097SQ20102054033公开日2011年11月2日 申请日期2010年9月19日 优先权日2010年9月19日专利技术者杨靖, 许国东 申请人:浙江运达风电股份有本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种风力发电机组的低电压穿越控制装置，其特征在于：所述低电压穿越控制装置包括ＴＳＣ型静止无功补偿器、安装在鼠笼式异步发电机上的转速传感器以及用以根据当前转速信号和电机固有特性参数计算目标等值容性阻抗Ｃ并分配需要投入的各组电容实现低电压穿越的智能控制器，ＴＳＣ型静止无功补偿器连接于在鼠笼式异步发电机的三相线路上，ＴＳＣ型静止无功补偿器包括并联的ｎ组电容，ｎ为自然数，单组电容与双向晶闸管串联；所述转速传感器连接所述智能控制器，所述智能控制器连接所述ＴＳＣ型静止无功补偿器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许国东，杨靖，
申请(专利权)人：浙江运达风电股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：86