一种用于风电场的低电压穿越方法技术

一种用于风电场的低电压穿越方法，在双馈风力发电机的电路中加入串联电阻R0，其投切由旁路开关控制，旁路开关初始状态闭合；电阻R0的整定；确定第一静止同步补偿器和第二静止同步补偿器的控制策略，通过控制策略使得第一静止同步补偿器和第二静止同步补偿器发出极限无功功率；通过第一风电场和第二风电场的出口电压降落值制定判定条件控制电阻R0的投切，在A条件下或B条件下，将第二静止同步补偿器或第一静止同步补偿器置于极限无功控制模式，并通过ΔU2或ΔU1控制第二静止同步补偿器或第一静止同步补偿器回到正常控制模式。本方法防止了撬棒的连锁动作，最大限度补偿其无功缺额和提高出口电压，使DFIG成功实现低电压穿越。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及低电压穿越，特别涉及。
技术介绍
双馈风力发电机(DFIG)作为目前的主流风电机型之一，具有变流器容量较小、有功和无功可独立解耦控制的特点，其在电网中所占容量逐年骤增。当电网故障引起并网点电压跌落时，若大装机容量风电场的风机全部脱网，将会给电力系统的安全运行带来不利影响，导致电网功率不平衡，因此要求其具有一定的低电压穿越(LVRT)能力。目前国内外常见的LVRT方法，主要包括在转子侧增加撬棒(Crowbar)保护电路、动态电阻、改进DFIG的控制策略和无功补偿等，通过这些方法限制转子电流和直流母线电压。专利技术人在实现本专利技术的过程中，发现现有技术中至少存在以下缺点和不足:现有的LVRT方法主要是针对单个独立的风电场，当某个风电场近端发生严重故障时，为了实现低电压穿越，Crowbar必须投入。此时DFIG处于不可控状态,DFIG将从电网中吸收大量的无功，对相邻风电场产生影响，严重时甚至可能引起相邻风电场Crowbar的连锁动作，造成电力系统无功缺额更加严重和电压的进一步恶化。
技术实现思路
本专利技术提供了，本方法防止了 Crowbar的连锁动作，使得DFIG自身能在故障期间为电力系统输送无功功率，详见下文描述:`—种用于风电场的低电压穿越方法，所述方法包括以下步骤:(I)在双馈风力发电机的电路中加入串联电阻R0,其投切由旁路开关控制，所述旁路开关初始状态闭合；(2)电阻Rtl的整定；(3)确定第一静止同步补偿器和第二静止同步补偿器的控制策略，通过控制策略使得第一静止同步补偿器和第二静止同步补偿器发出极限无功功率；(4)通过第一风电场和第二风电场的出口电压降落值AU1和Δυ2制定判定条件控制电阻Rtl的投切，在A条件下或B条件下，将所述第二静止同步补偿器或所述第一静止同步补偿器置于极限无功控制模式，并通过八队或ΛU1控制所述第二静止同步补偿器或所述第一静止同步补偿器回到正常控制模式。所述电阻Rtl的整定具体包括:I)获取故障期间DFIG的转子电流峰值I ； 」.、Γ -1—+/ω)— = doth ,(1-S)U- Γ'rinax η ' _/ / I \ iVequ__⑴Ts μυ其中，Udeth=L 2UdeN，UdeN为直流母线电压的额定值；T为周期；艮_为等效转子电阻；Lm为励磁电感；LS、!^为定、转子自感；σ为漏感系数；s为转差率办为故障前的定子电压；τs为定子磁链衰减的时间常数；ω为转子旋转电角速度；2)通过所述转子电流峰值确定Rtl的取值。3、根据权利要求2所述的，其特征在于，所述通过所述转子电流峰值I Irmax确定Rtl的取值具体包括:I)作出I 随Rtl变化的曲线；作出直线I =Irth，Irth为阈值；2)取两线的交点的电阻值作为Rtl的取值。所述控制策略具体为:设定无功电流参考值I_=Qmax/Ut，将负载无功电流I,与所述无功电流参考值I^ref做差，其差值经过PID控制器得到q轴电压矢量V,;将直流电压参考值Udc ref与直流电压Udc做差，差值经过PI控制器得到有功电流参考值Itof，将负载有功电流Id与所述有功电流参考值Itof做·差，其差值经过所述PID控制器得到d轴电压矢量Vd ；电压空间矢量(Vd，V,)通过同步旋转坐标逆变换得到三相参考电压Vrabe ;最后所述三相参考电压VMb。通过PWM输出脉宽调制信号。所述通过第一风电场和第二风电场的出口电压降落值AU1和AU2制定判定条件控制电阻Rtl的投切，在A条件下或B条件下，将所述第二静止同步补偿器或所述第一静止同步补偿器置于极限无功控制模式，并通过八队或ΛU1控制所述第二静止同步补偿器或所述第一静止同步补偿器回到正常控制模式，具体包括:I)故障时检测第一风电场和第二风电场的出口电压降落值分别为AU1和AU2,A条件:若Δ U1- Δ U2>0.1,且Δ U2<0.5pu时,所述第一风电场置于传统撬棒保护模式，将所述第二风电场内撬棒闭锁；或，B条件:若Δ U2- Δ U1X).1,且Δ υ,Ο.5pu时,所述第二风电场置于所述传统撬棒保护模式，将所述第一风电场内撬棒闭锁；2)在A条件下，在所述第二风电场内断开所述旁路开关，在一个周期内投入电阻R0;或，在B条件下，在所述第一风电场内断开所述旁路开关，在一个周期内投入电阻Rtl;3)在A条件下，将所述第二静止同步补偿器置于极限无功控制模式，当AU2的取值小于0.1时，将所述第二静止同步补偿器置于正常控制模式；或，在B条件下，将所述第一静止同步补偿器置于所述极限无功控制模式，当AU1的取值小于0.1时，将所述第一静止同步补偿器置于所述正常控制模式。本专利技术提供的技术方案的有益效果是:(I)通过在故障初期投入转子串联电阻Rtl抑制相邻风电场内DFIG的转子电流，防止其Crowbar的连锁动作，使相邻风电场内DFIG自身能在故障期间为系统输送无功功率，支持电网电压；(2)通过对风电场STATC0M的控制，最大限度补偿其无功缺额和提高相邻风电场的出口电压，使DFIG成功实现低电压穿越。附图说明图1为本专利技术提供的DFIG的结构图2为STATC0M控制策略图；图3为A条件下的协调控制策略示意图；图4为本专利技术提供的电网系统图；图5为转子串联电阻Rtl整定曲线图；图6为两风电场Crowbar信号图；图7 (a)为第二风电场中Rtl和STATC0M控制信号图；图7(b)为第二风电场的出口电压曲线图；图7(c)为第二风电场的补偿单元及风电场总无功输出曲线图；图7(d)为第二风电场的DFIG转子电流曲线图；图8为本专利技术提供的的流程图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。为了防止Crowbar的连锁动作，使得DFIG自身能在故障期间为电力系统输送无功功率，本专利技术实施例提供了，参见图1和图8，详见下文描述:101:在DFIG的电路中加入串联电阻R。，其投切由旁路开关6控制，旁路开关6初始状态闭合；参见图1，在转子I和转子侧变流器4之间串联电阻Rtl,电阻Rtl和旁路开关6并联；转子侧变流器4分别与撬棒3和网侧变流器5相连；定子2与变压器7相连。102:电阻Rtl的整定；其中，该步骤具体为:I)获取故障期间DFIG的转子电流峰值I ；故障期间DFIG转子电流ir为:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于风电场的低电压穿越方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（1）在双馈风力发电机的电路中加入串联电阻R0，其投切由旁路开关控制，所述旁路开关初始状态闭合；（2）电阻R0的整定；（3）确定第一静止同步补偿器和第二静止同步补偿器的控制策略，通过控制策略使得第一静止同步补偿器和第二静止同步补偿器发出极限无功功率；（4）通过第一风电场和第二风电场的出口电压降落值ΔU1和ΔU2制定判定条件控制电阻R0的投切，在A条件下或B条件下，将所述第二静止同步补偿器或所述第一静止同步补偿器置于极限无功控制模式，并通过ΔU2或ΔU1控制所述第二静止同步补偿器或所述第一静止同步补偿器回到正常控制模式。

【技术特征摘要】
1.一种用于风电场的低电压穿越方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: (1)在双馈风力发电机的电路中加入串联电阻Rtl，其投切由旁路开关控制，所述旁路开关初始状态闭合； (2)电阻R0的整定； (3)确定第一静止同步补偿器和第二静止同步补偿器的控制策略，通过控制策略使得第一静止同步补偿器和第二静止同步补偿器发出极限无功功率； (4)通过第一风电场和第二风电场的出口电压降落值八仏和ΔU2制定判定条件控制电阻Rtl的投切，在A条件下或B条件下，将所述第二静止同步补偿器或所述第一静止同步补偿器置于极限无功控制模式，并通过八队或Λ U1控制所述第二静止同步补偿器或所述第一静止同步补偿器回到正常控制模式。2.根据权利要求1所述的一种用于风电场的低电压穿越方法，其特征在于，所述电阻R0的整定具体包括: O获取故障期间DFIG的转子电流峰值I LmaxI ；3.根据权利要求2所述的一种用于风电场的低电压穿越方法，其特征在于，所述通过所述转子电流峰值I Irmax确定Rtl的取值具体包括: O作出I iMl随Rtl变化的曲线；作出直线I iMl=Irth，Irth为阈值； 2)取两线的交点的电阻值作为Rtl的取值。4.根据权利要求1所述的一种用于风电场的低电压穿越方法，其特征在于，所述控制策略具体为:设定无功电流参考值I_f=-Qmax/Ut，将负载无功电流I,与所述无功电流参考值Iqref做差，其差值经过PID控制器得到q轴电压矢量\ ;将直流电压参考值Ud。与直流电压Udc做差，差值经过PI控制器得到有功电流参考值Idref，将负载有...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜惠兰，张曼，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：