[实用新型]双馈风电机组无功支撑的机端电压调节系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电领域，特别是涉及一种双馈风电机组无功支撑的机端电压调节系统。

背景技术

近年来随着风力发电不断地发展，风电场装机容量逐年上升，风力发电所占的比例越来越大，已逐渐成为了一种常规能源。然而风能的随机性使得风电机组输出的功率和电压具有一定的随机波动性，对电网质量会造成一定的影响。随着我国单台风电机组容量的扩大和总装机容量在国家电网中所占比例的升高，风电机组并网运行时对电网的影响范围也逐渐扩大并且影响程度也在加深。因此国家电网公司对风电机组的运行能力提出了较高的要求，即风电场并网点电压在0.9-1.1倍额定电压(含边界值)范围内时，场内并网机组应能正常连续运行，并且具有一定的过压能力(额定电压的1.3倍)。然而风电机组内部所有电气零部件，其能够承受的工作电压范围通常为0.9-1.1倍额定电压。

对于这一问题，目前有两种解决方案：一种是提高风电机组内部所有电气零部件的工作电压水平，将其更换为可以承受1.3倍额定电压的电气设备，这将耗费大量的人力物力，且是一种被动满足要求的方法，无法适应未来的可能的新变化；二是投放更多的SVC和SVG等无功补偿设备实现电压的调节功能，通过无功支撑将机端电压调节到0.9-1.1倍额定电压范围内，但这会增加投入成本，且难以实现机端电压的动态调节。因此，对于双馈风电场，积极发挥风电机组的无功能力，研究基于无功支撑的机端电压的动态调节方法，具有重要的意义。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种双馈风电机组无功支撑的机端电压调节系统，使其利用双馈风电机组的无功支撑能力实现机端电压的闭环调节，以保证当机端电压波动时，通过无功支撑将电压调节到(100±10)％额定电压范围之内，使得风电机组仍可以正常连续运行。

为解决上述技术问题，本实用新型一种双馈风电机组无功支撑的机端电压调节系统，包括：对机端电压进行实时测量，并产生反馈信号的电能质量模块；判断机端电压误差e是否在死区区间内，当在死区区间内时，无功支撑不进行调节，并在死区的阈值处设置K_th的滞回环节的死区滞回比较器；当e不在死区区间内时，计算风电机组调节机端电压所需的无功给定Q_PI的PI控制器；计算当前有功功率下的最大无功容量Q_max，并根据Q_PI、Q_max确定无功控制指令Q_out的无功容量计算模块；以及根据无功指令，驱动双馈风电机组发出相应的无功功率对机端电压进行调节的变流器。

采用这样的设计后，本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、充分发挥了双馈风电机组无功支撑的优势，实现了机端电压的闭环调节；

2、降低了双馈风电场SVC和SVG等无功补偿设备的容量，降低了投入成本；

3、实现了双馈风电场的无功动态支撑，有利于电网质量的提高。

如上所述，本实用新型根据无功功率对机端电压具有调节能力的原理，充分发挥了双馈风电机组有功功率和无功功率的解耦控制特性，通过采集机端电压作为系统反馈信号，实现对风电机组机端电压的自动闭环调节，本实用新型的应用能够有效的实现双馈风电场电压的动态调节，提高电网的质量，同时降低了现有无功调节设备SVC和SVG的容量，降低了成本。

附图说明

图1是本实用新型双馈风电机组无功支撑的机端电压调节系统的组成框图。

图2是本实用新型双馈风电机组无功支撑的机端电压调节系统的工作流程框图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1所示，本实用新型双馈风电机组无功支撑的机端电压调节系统，包括电能质量模块、死区滞回比较器、PI控制器、无功容量计算模块以及变流器和双馈风电机组。

其中，电能质量模块对机端电压进行实时测量，并产生反馈信号。

死区滞回比较器实现当电压误差e在死区区间内时，无功支撑不进行调节，同时在死区的阈值处设置K_th的滞回环节。

PI控制器实现控制过程的核心算法，当e不在死区区间内时，计算出所风电机组调节机端电压所需的无功给定Q_PI。