[发明专利]一种风电场扰动发生装置

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种风电场扰动发生装置。

背景技术

风电作为一种波动性电源具有难以调度的特性，大规模风电并网运行对电力系统安全稳定运行有一定的影响。当电网发生扰动(包括电压波动、频率波动或三相电压不平衡等)时，并网运行的大规模风电场必须具备良好的电网适应能力，其中包括有功功率调节、无功功率调节、频率调节和抗干扰能力等。

由于我国风电产业还处在起步阶段，生产或购买的绝大部分风电机组有功功率、无功功率、频率调节、低电压穿越能力以及抗干扰能力没有经过检测，而且并网运行的风电机组大部分不具备上述性能和能力，对电网的安全稳定运行造成很大的影响。因此，有必要建立相应的检测能力，对风电机组进行入网检测和对大型风电场并网运行进行检测评价，从而保证风电机组性能和风电场运行特性满足电网的要求，提高电网运行的可靠性和安全性。

目前急需一种全功率变频器作为电网电压扰动发生装置，以模拟电网的各种状态，包括电压波动、频率波动、电压畸变和三相电压不平衡，用于对风电机组进行入网检测。作为风电机组检测试验的关键设备之一，风电场扰动发生装置的开发可以弥补常规风电场无法进行风电机组频率、电网适应能力、抗干扰等能力实验和检测工作。

该装置主要用来模拟电网电压波动、频率波动、电压畸变和三相电压不平衡等运行情况，因此装置需要具备在非平衡负载下正常工作的能力，并且保证每相电压可分别调整，用来实现三相电压不平衡电网的模拟。同时，装置应当具有良好的人机交互界面，通过更改控制参数，即可改变运行方式。

该装置必须保证在模拟各种电网运行情况时网侧变频器具有良好的控制能力，不会对风电场内其它风电机组以及电网造成谐波污染。

中国发明200610012018提供了一种串联型电压质量扰动发生装置，属于电能质量分析与控制领域。包括并联换流变压器(1)、三相全桥PWM变流器(2)、直流斩波器及超级电容储能系统(3)、单相全桥PWM变流器组(4)、串联注入变压器组(5)。其发明的优点在于：基于串联补偿模式实现大容量、多扰动类型的电压质量扰动发生装置的方法，较好克服了目前同类装置存在的功能单一、精度较低、价格昂贵、或容量较小的缺点，具有显著的技术经济优越性。扰动装置可在串联调制模式下产生电压暂降、暂升、过电压、欠电压、三相不平衡、电压波动与闪变、波形畸变等多种电压质量扰动类型。但其单相全桥PWM变流器组的直流侧电容接在直流斩波器及超级电容储能系统的同一线端，因此单相PWM变流器组的控制容易互相干扰，控制效果容易受到影响，而本发明的每个H桥的直流侧电容相互隔离，并由独立的单相PWM整流电路供电，因此在控制效果上会有良好的优越性，同时本发明为通过断路器相连的低频电压扰动装置和高频电压扰动装置两个独立的装置，可以降低装置间的干扰，更能满足装置功能的多样性和多选择性。

发明内容

本发明提供了一种对风电机组进行入网检测和对大型风电场并网运行进行检测评价的扰动发生装置，该扰动发生装置产生用于风机测试的各种电压，其由低频电压扰动装置和高频电压扰动装置组成，可以实现能量的双向流动，满足风机在电动和发电状态之间的切换要求。

本发明的一种风电场扰动发生装置，由低频电压扰动装置、高频电压扰动装置和断路器组成，低频电压扰动装置和高频电压扰动装置串联在系统中，实现能量的双向流动，满足风机在电动和发电状态之间的切换要求，通过控制断路器的开断状态控制装置的投入状态。

其中，所述低频电压扰动装置由启动电阻、降压变压器、滤波器、并联电压源换流器模块和升压变压器组成，采用串联连接的方式，启动电阻的一端与降压变压器的原边线圈相连，降压变压器的副边线圈与滤波器的输入端相连，滤波器的输出端与并联电压源换流器模块的输入端相连，并联电压源换流器模块的输出端与滤波器的输入端相连，滤波器的输出端再与升压变压器相连，用于实现低频电压扰动的功能。

其中，所述低频电压扰动装置中启动电阻限制了较大冲击的预充电电流。

其中，所述低频电压扰动装置中降压变压器原边与启动电阻相连，副边与并联电压源换流器模块的桥臂终端相连，原副边分别为星形和星形接线，连接组别为Y，y0(不接地)，实现电网电压与VSC输出电压相匹配。

其中，所述低频电压扰动装置中滤波器为电感-电容-电容滤波器，连接方式为电阻与电容串联后与电容并联，再与电感串联，可以滤除高次谐波，该滤波器一端与降压变压器相连，另一端与并联电压源换流器的桥臂终端相连。