[发明专利]一种双馈风电机组混合故障穿越方法

说明书

技术领域

本发明涉及风电保护领域，具体地，涉及一种双馈风电机组混合故障穿越方法。

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，尤 其是风力发电得到了广泛关注和快速的发展。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 入电网给电网安全运行带来了较大的挑战。为此，新的电网导则要求风电机组必须具备低电 压穿越能力。事实上，所有风电机组都存在低电压穿越的问题，但双馈风电机组最具挑战性， 这是因为其对电网扰动更加敏感。

目前，较为成熟并商用的双馈风电机组故障穿越技术是撬棒(Crowbar)保护技术。当电网 电压跌落时，由于定子磁通的不能突变，因此直流分量的出现使得转子绕组中产生过电流， 从而造成变换器的破坏。而所谓的撬棒保护技术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电机组的对称故 障穿越控制方法，该方法在双馈风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τ_r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，双馈感应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 态之下。

2)对双馈感应机组而言，撬棒保护本省也是一种扰动，应采取措施避免其启动的机会。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种双馈风电机组混合故障穿越方法， 该方法无需封锁转子侧变换器，双馈感应电机不失控，因此其能稳定系统转速，抑制系统在 故障期间转速过快增加，支撑电网电压，采用合适的控制策略减少硬件保护电路的启动机会， 从而加强双馈风电机组故障穿越的瞬态性能。

为实现以上目的，本发明提供一种双馈风电机组混合故障穿越方法，其特征在于，该 方法通过串入双馈感应电机定子绕组的保护电路、并入变换器直流母线的直流卸荷电路以及 双馈感应电机转子电流故障控制模式协调控制来加强双馈风电机组故障穿越能力，步骤包括：

首先，利用电压故障检测器实时检测电网电压，用于双馈感应电机转子电流故障控制模 式的投入和退出运行。

同时实时检测定子电流，和定子电流参考一起产生开关切换信号，实现所述串入双馈电 机定子绕组的保护电路的投入和退出运行；

同时实时检测变换器直流母线电压，和参考电压一起产生开关信号，实现所述并入变换 器直流侧母线的直流卸荷电路的投入和退出。