[发明专利]一种新型双馈风电机组故障穿越保护电路

说明书

本发明专利属于风电保护领域，具体涉及一种新型双馈风电机组故障穿越保护电路，包括：限流电路、旁路电路，短路电路，其中，一个限流电路与一个旁路电路并联，这个并联关系的电路有三组，其一端即三相输入端U₁、V₁、W₁分别接双馈风电机组中双馈感应电机转子三相绕组，另一端即三相输出端U₂、V₂、W₂任意两相通过两个短路电路相连，同时该三相输出端接双馈风电机组变流器结构中转子侧变换器三相交流输出端。本发明能够解决大多数电压故障下传统撬棒保护时双馈感应电机出现的失控问题、减少其无功消耗，从而加强双馈风电机组瞬态特性和故障穿越能力。

技术领域

本发明涉及风电保护领域，具体地，涉及一种新型双馈风电机组故障穿越保护电路。

背景技术

为了应对能源危机和环境恶化，世界各国正积极的推动着可再生能源的开发和利用。其中风力发电已成为科研人员和商业企业关注的焦点。这是因为风能是一种可靠的、无限的、可再生的电力供应源。风电的大规模应用既可以缓解能源危机，又能减轻常规能源使用所带来的环境问题，从而减少二氧化碳气体的排放。

然而，大规模风电接入电网却给电网安全运行带来了较大挑战。因此，新的电网导则要求，要想接入电网运行，风电机组必须具备故障穿越能力。双馈风电机组定子绕组直接接电网，导致其对电网电压扰动更加敏感，故障穿越问题最具挑战性。

目前，较为成熟的双馈风电机组故障穿越技术是所谓的撬棒(Crowbar)保护电路。当双馈风电机组遭受电压跌落时，由于定转子间复杂的电磁关系，会导致转子过电流，从而破坏变换器。而所谓的撬棒保护就是为转子故障电流提供旁路通路，从而避免转子过电流对变换器的破坏以实现机组的不间断并网运行。

如公开号为102315651A的中国发明专利，该专利提供了一种撬棒电路及双馈型感应发电机穿越电网故障的装置及方法；当电网电压突变导致双馈型感应发电机转子电流上升到等于或大于设定的撬棒电路导通电流门限值时或导致双馈型感应发电机组变流器母线电压上升到等于或大于设定的撬棒电路导通电压门限值时，控制器关闭机侧变流器并通过撬棒电路的驱动电路触发撬棒电路的开关电路导通，触发方式为从一个撬棒支路开始逐个增加撬棒支路的导通个数，至双馈型感应发电机转子电流下降到小于设定的撬棒电路导通电流门限值和双馈型感应发电机组变流器母线电压下降到小于设定的撬棒电路导通电压门限值为止；当双馈型感应发电机的转子电流衰减到等于或小于设定的撬棒电路关断电流门限值时且双馈型感应发电机组变流器母线电压衰减到等于或小于设定的撬棒电路关断电压门限值时，控制器通过撬棒电路的驱动电路逐个关断撬棒电路的撬棒支路的开关电路并开启机侧变流器，为电网迅速提供无功支持，帮助电网恢复。

又如公开号为103178548A的中国发明专利，该专利提供了一种双馈风力发电机组的对称故障穿越控制方法，该方法在双馈风力发电机组的电网故障下，当流入转子变换器的电流超过其最大允许电流值时，所述双馈风力发电机组的转子Crowbar电路投入运行，同时闭锁所述转子变换器；在故障发生期间，当所述转子Crowbar电路投入τr时长后且转子电流值小于Crowbar保护动作门槛值时，所述转子Crowbar电路被切除，同时重启所述转子变换器；在故障切除后，所述转子变换器通过恢复控制策略切换到有功功率工作模式，并停止向电网注入无功电流。利用该方法能够克服现有故障穿越控制策略中存在的缺陷，从而提高双馈风力发电机组的故障穿越能力。

然而，上述的专利撬棒保护技术却存在如下缺点：

1)撬棒投入后，双馈电机机侧变换器封锁，电机处于失控状态，运行于异步电机状态；

2)在上述条件下，机组转速稳定性恶化，并向电网吸收无功，不利于机组的故障穿越。

发明内容