[发明专利]全功率风力发电机组网侧变流器启动方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，更具体地说，涉及一种全功率风力发电机组网侧变流器启动方法及系统。

背景技术

相比于双馈变流器，全功率变流器的优点在于其将发电机和电网完全隔离，使得发电机调速范围更宽，从而可以更大范围地实现最大功率点跟踪运行；同时由于发电机和电网的完全隔离，全功率变流器具备更强的故障兼容运行能力，在电网不对称情况下，依旧可以实现变流器并网电流及发电机定子电流的对称运行。

目前比较常见的MW级全功率风力发电机组系统如图1和图2所示，其网侧变流器均采用全功率变流器，采用三相H桥结构。图1中，网侧变流器103工作于可控整流器模式，机侧变流器101工作于不可控整流器模式，一般通过调节励磁电源104输出电流的大小来实现最大功率点跟踪运行。图2中，网侧变流器203工作于可控整流器模式，机侧变流器201工作于功率外环、转矩内环(可以没有功率外环)的双闭环控制模式，一般通过控制机侧变流器201的输出功率来实现最大功率点跟踪运行。

并且，当电网出现低电压故障时，为了使全功率变流器具有低电压穿越能力，MW级全功率变流器大都在直流侧装有大功率的有源撬棒电路，如图1中的102和图2中的202所示。

具体的，低电压故障一般分为电网跌落瞬间、低压期间及电网恢复瞬间三个阶段。在低电压故障期间，励磁电源104和机侧变流器201维持原有控制方式进行最大功率跟踪运行，而网侧变流器103和203会在电网跌落瞬间或电网恢复瞬间进行闭锁以躲过因电网突变造成的系统过流，并当电网在低压期间或者恢复正常后，再重新恢复工作。此外，在电网发生低电压故障期间，风力发电机组会因其惯性的原因使得发电机的转速变化范围很小，机侧变流器101馈入直流侧支撑电容C1以及机侧变流器201馈入直流侧支撑电容C2的能量基本维持不变，为了将网侧变流器103和203来不及送至电网的多余能量泄放掉以保证直流侧电压被控制在安全电压范围以内，直流侧有源撬棒电路102和202均以“棒-棒”控制的方式运行，在直流侧电压过高时触发有源撬棒回路，撬棒回路降低电压至正常值后关断。

电网在低压期间或者恢复正常后，网侧变流器开始重启，由于其从重启到完全建立与机侧变流器馈入直流侧支撑电容能量相匹配的有功功率输出需要一定的时间，此时，因为机侧变流器馈入直流侧支撑电容的能量大于网侧变流器输出的能量，直流侧电压可能依旧过高，所以关断后的有源撬棒电路会再次以“棒-棒”的方式启动，直至网侧变流器完全恢复有功出力。即在低电压穿越期间，网侧变流器重启过程中，有源撬棒电路可能会频繁投切，这样就可能会引起直流侧电压及网侧并网电流的震荡，最终致使低电压穿越的失败。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种全功率风力发电机组网侧变流器启动方法及系统，以解决现有技术中在低电压穿越期间，网侧变流器重启过程中，有源撬棒电路可能会频繁投切，引起直流侧电压及网侧并网电流的震荡，最终致使低电压穿越的失败的问题。

为解决上述问题，现提出的方案如下：

一种全功率风力发电机组网侧变流器启动方法，包括：

控制网侧变流器的有功功率控制处于有功电流单闭环控制模式，该模式下的有功电流单闭环调节器的输入值为网侧变流器有功电流参考值和有功电流实际值之间的差值；

在有功电流参考值的控制周期内，获取全功率风力发电机组的直流侧电压实际值，将其与预设的直流侧电压参考值作比较；

若判定所述直流侧电压参考值和直流侧电压实际值差值的绝对值不大于直流侧电压波动冗余值，则调整网侧变流器的有功功率控制处于直流侧电压外环、有功电流内环的双闭环控制模式；

否则，计算得到该控制周期下的有功电流参考值增量，将其增加到该控制周期下的有功电流参考值上得到下一控制周期的有功电流参考值，并在所述有功电流参考值的下一控制周期内，获取全功率风力发电机组的直流侧电压实际值。

优选地，当未知全功率风力发电机组机侧变流器馈入直流侧功率时，所述有功电流参考值初始值为0；

当已知全功率风力发电机组机侧变流器馈入直流侧功率时，所述有功电流参考值初始值根据计算得到，式中：e_s为电网线电压，P为全功率风力发电机组机侧变流器馈入直流侧功率。

优选地，所述有功电流参考值增量为：直流侧电压实际值和直流侧电压参考值之间的差值的sgn函数与预设常量的乘积。