[发明专利]实时计算crow-bar阻值提高双馈风电机组低电压穿越能力的方法

说明书

技术领域

本发明属电力系统及其自动化技术领域，更准确地说本发明涉及一种基于实时计算crow-bar阻值提高双馈风电机组低电压穿越能力的方法。

背景技术

近年来，DFIG逐渐成为并网风电场的主流机型，但由于其LVRT的实现难度较大，故在应对电网故障方面上存在不足。许多国内外专家学者对这一问题做了大量研究，并提出了多种DFIG的LVRT技术，其中最常用的方法是在系统中增加crow-bar保护电路。当电网发生严重故障时，Crow-bar阻值和退出时间对提高DFIG发电系统低压穿越能力十分关键。对于大值机端电压骤降而言，若在交流故障恢复前切除Crowbar，虽对电网恢复有利，但电网恢复时变换器将可能再次遭受过电流和过电压的危害；若在故障恢复后切除，虽可解决系统恢复时的过电流和过电压问题，但由于DFIG要吸收大量的无功功率，不利于交流电网恢复。

配合快速短接保护而采用串联电阻有助于减小DFIG发电系统在故障不间断运行期间的无功功率吸收，但不能彻底抵消DFIG定子从电网所吸收的无功功率。当前crow-bar保护电路中的阻值均是事先指定的，实际运行的crow-bar保护电路更是没有实时计算阻值的先例。

本发明基于电网短路故障的最大短路电流实时计算crow-bar电路的阻值通过高速电子变阻器投入保护电路，可控制网侧变换器使其短时补偿DFIG定子从电网吸收无功功率，能够保证电网故障清除期间整个机组不从电网吸收无功功率，有助于电网电压的迅速恢复。

发明内容

本发明目的是：解决DFIG成功穿越电网故障引起电压骤降的问题，能够保证电网故障清除期间机组不从电网吸收无功功率，有助于电网电压的迅速恢复，并可保证变流器直流侧电压不越限。

本发明采用以下的技术方案来实现，包括下述步骤：

1)根据典型运行方式离线整定crow-bar电路的初始阻值R₀＝U_r.lim/I_three-short，其中U_r.lim为网侧变流器能承受的最大电压，I_three-short为典型方式下电网侧近端发生三相短路时的电流有效值。

2)转子侧利用Mallet算法实时计算转子电流的有效值，电网侧实时判断是否发生短路故障，如果电网发生短路故障转向步骤3)，否则持续检测电网侧是否发生短路故障；

3)计算电网侧电压跌落的幅度delU_cal，若delU_cal＞delU_fix则启动初始阻值为R₀的crow-bar电路进行低电压穿越保护，delU_fix为整定的网侧电压跌落幅度，同时封闭转子侧变流侧绝缘栅双极型功率管的脉冲，网侧变流器保持正常工作，否则返回步骤2)；

4)实时计算crow-bar电路中的最大电阻值R_c.max＝U_r.lim/I_r.max，U_r.lim为网侧变流器能承受的最大电压，I_r.max为步骤2)采用Mallet算法实时计算的故障后半个周波内的最大短路电流。

5)驱动高速电子变阻器快速将电阻将R₀快速切换到R_c.max；

6)根据电网侧发生的故障类型和故障元件的电压等级，查找对应短路故障类型的离线故障清除时间定值T_short.clerar；

7)(T_short.clerar-T_short.ahead)时刻退出crow-bar电路，T_short.ahead为此处T_short.ahead为短路故障清除前提前退出crow-bar电路的时间整定值；

8)检测到短路故障消失后，开放转子侧变流器IGBT的脉冲，恢复风机的正常运行。