[发明专利]一种Boost变流器的风电机组低电压穿越测试系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力测试领域，尤其是涉及一种Boost变流器的风电机组低电压穿越测试系统及方法。

背景技术

经过近年来的不断发展，风力发电已成为人类解决能源危机与环境问题的重要手段。随着越来越多的风电机组接入电网，为保证电力系统安全稳定运行，世界各国均制订出相应标准要求所有大型并网风电机组具备低电压穿越能力，即在电网故障时仍然保持不脱网并在故障切除后迅速恢复正常运行。

采用Boost变流器的风电机组是一种常用的风电技术，广泛应用于陆上和海上大型风电场，Boost变流器首先通过二极管不控整流将发电机发出的交流电整流成为直流电，然后通过Boost变换器将波动的直流电压升压到稳定的直流母线电压。机组正常运行时，通过控制Boost电感电流的大小可以调节发电机输出的有功功率，实现风机最大功率点跟踪运行。与PWM变流器相比，Boost变流器具有开关器件少、容量大、成本低、可靠性高的优点，但二极管不控整流会在发电机中产生谐波和转矩脉动，实际系统中往往采用多重化技术进行抑制。随着风电机组单机容量的不断增加，Boost变流器正作为一种可行的大功率(如10MW)风电变流器技术方案，引起大家新的重视。通过适当控制与保护措施，采用Boost变流器的风电机组能够实现低电压穿越运行。

风电机组的低电压穿越测试是验证风电机组关键性能的重要实验，目前所有大型风电机组必须经过相关机构对低电压穿越功能进行测试认证，风电机组低电压穿越测试的基本原理是将被测机组与模拟电源相连接(其中模拟电源模拟电网运行)，通过模拟电源人为产生故障条件对风电机组的低电压穿越性能进行测试。为模拟电网故障，目前的测试方法主要包括：变压器模拟、阻抗模拟以及变流器模拟三种方法，其中阻抗模拟法是目前广泛采用的风电机组低电压穿越测试技术。以现场测试为例，现有的车载移动式测试系统将一系列阻抗构成的故障模拟装置装载在卡车上，现场测试时驱车前往风电场现场，然后将阻抗式故障模拟器串联在电网和风电场母线之间，通过配置各相阻抗的大小模拟各类不同严重程度的电网故障完成被测机组低电压穿越测试。受海上特殊环境和低可达性限制，采用现有技术对海上风电场实施低电压穿越测试将更加困难。实际工程中需要更为简便、经济及安全的风电机组低电压穿越测试技术。

现有技术存在测试设备成本高、运输与安装较复杂、测试过程可能威胁电网安全等不足，因此实际工程中需要更为简便、经济及安全的风电机组低电压穿越测试技术。

中国专利CN104215904A公开了一种全功率变流器风电机组低电压穿越测试系统及方法，该测试系统主要针对采用背靠背式全功率变流器的风电机组进行低电压穿越性能测试，由于发电机侧变流器结构不同，该技术无法直接应用于采用Boost变流器的风电机组，并且采用全功率变流器的成本较高、技术操作难度较大。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可靠性高、实现简单、测试成本低、测试条件灵活可设、测试过程不影响电网安全运行的Boost变流器的风电机组低电压穿越测试系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种Boost变流器的风电机组低电压穿越测试系统，用以进行风电机组的低电压穿越性能测试，包括分别与风场母线连接的模拟电网和被测机组，所述的模拟电网包括多个并联的电网模拟机组，所述的电网模拟机组和被测机组均包括依次连接的风力发电机、二极管整流桥、Boost变流器、全功率网侧变流器、滤波器、升压变压器和风力发电机组并网开关，所述的Boost变流器和全功率网侧变流器的直流母线上并联设有直流电容和crowbar电路，所述的crowbar电路包括并联在直流母线上的内置crowbar电路和外置crowbar电路。

每个电网模拟机组中包括一台风力发电机，所述的被测机组中的风力发电机为一台待测风力发电机。

所述的内置crowbar电路和外置crowbar电路均包括相互连接的开关和crowbar电阻。

一种Boost变流器的风电机组低电压穿越测试系统的测试方法，包括以下步骤：

1)测试准备；

2)启动所有电网模拟机组与被测机组并控制其至预定测试转速条件运行；

3)电网模拟机组模拟电网条件运行；

4)对被测机组实施低电压穿越测试；

5)完成测试并安全停机。

所述的步骤1)具体包括以下步骤：

11)根据被测机组容量及风场条件，确定电网模拟机组并联组数；