[发明专利]一种双馈风电机组故障处理系统及机组结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种双馈风电机组的结构，尤其涉及的是，一种双馈风电机组故障处理系统及机组结构。

背景技术

风电机组接入电力系统的渗透率不断增加，有必要提高其故障穿越能力，满足国家电网公司颁布的电网安全运行准则《风电场接入电力系统技术规定GB/T19963-2011》要求。作为目前变速恒频风力发电技术的主要机型之一，采用双馈发电机DFIG的双馈风电机组在公共连接点PCC电压故障时的运行能力(即故障穿越能力)有待提高。

双馈风电机组的故障穿越能力受到背靠背PWM变流器容量的限制，其对公共连接点电压的故障比较敏感，需要采取保护措施，抑制双馈发电机DFIG转子侧过电流，保护背靠背PWM变流器。采用改进背靠背PWM变流器的控制技术，如变流器的比例谐振控制技术、双dq-PI转子电流控制技术、基于电压的功率补偿方法、采用主动阻尼器的控制方法等可以抑制背靠背PWM变流器的转子过电流，可以提高电网电压跌落故障期间双馈风电机组的运行能力。

采用转子撬棒Crowbar和定子撬棒Crowbar保护技术作为双馈风电机组实现故障穿越的有效手段之一，其在公共连接点电压跌落故障期间，封锁背靠背PWM变流器的触发脉冲，同时在双馈发电机转子侧接通撬棒电阻，可以有效限制双馈发电机DFIG转子过电流。

采用直流侧卸荷Chopper保护电路抑制背靠背PWM变流器的直流侧过电压，或采用超级电容器稳定直流侧电压可以提高背靠背PWM变流器的性能，进而提高双馈风电机组的故障穿越能力。

在双馈发电机DFIG定子侧加装辅助装置如动态电压恢复器，可以提高风电机组的故障穿越能力。

部分文献将上述多个故障穿越方法组合运用，实现双馈风电机组的故障穿越，收到了一定的效果。

少量文献考虑在双馈发电机DFIG的定子侧、转子侧和机侧变流器与网侧变流器的交流侧之间安装三相电子开关，根据公共连接点电压情况控制电子开关的导通和关断，可以短期内控制背靠背PWM变流器作静止无功发生器使用，帮助公共连接点电压恢复，具有一定的理论意义。

但是，现有技术主要存在以下不足：

1、改进背靠背PWM变流器的控制技术，只能在较小的范围内实现双馈风电机组的故障穿越，不能实现公共连接点电压深度跌落时的故障穿越。

2、采用撬棒Crowbar保护电路的双馈风电机组故障穿越技术，在撬棒Crowbar保护电路投入工作过程中，双馈发电机DFIG转子侧的背靠背PWM变流器退出工作，背靠背PWM变流器失去对双馈发电机DFIG的控制作用，不能为公共连接点电压恢复提供无功功率支撑。

3、在背靠背PWM变流器的直流侧增加卸荷Chopper保护电路或超级电容器的方法不能有效抑制机侧变流器的动态过电压和过电流。

4、在双馈发电机DFIG定子侧加装辅助装置的方法增加了硬件成本，还必须考虑协调控制问题。

5、仅在双馈发电机DFIG的定子侧、转子侧和机侧变流器与网侧变流器的交流侧之间安装三相电子开关，会造成公共连接点电压故障时双馈发电机DFIG的频繁启停，不利于双馈发电机DFIG的控制，同时背靠背PWM变流器发出无功功率的同时会产生一定量的谐波污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种双馈风电机组的故障处理系统及机组结构，不仅能够实现公共连接点电压轻度跌落时的故障穿越，也能够实现公共连接点电压深度跌落时的故障穿越；在公共连接点电压深度跌落故障时该双馈风电机组故障处理系统还能够较大程度地向公共连接点提供无功功率支撑；避免背靠背PWM变流器的直流电容器过电压，有效抑制机侧变流器的动态过电压和过电流；无需增加复杂的硬件装置，控制方法简单，便于工程实践；增加双馈风电机组的故障处理系统发出无功功率，降低背靠背PWM变流器交流侧的谐波污染，减少双馈发电机DFIG启停次数，提高公共连接点电压故障时双馈发电机的控制性能。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种双馈风电机组故障处理系统，包括双馈发电机DFIG、背靠背PWM变流器、滤波电路LCL1、滤波电路LCL2、三相电子开关K1、三相电子开关K2、三相电子开关K3、三相电子开关K4、三相撬棒电路RL、公共连接点PCC，三相变压器T、三相断路器QF、故障处理逻辑控制器、轻度故障处理控制器、深度故障处理控制器；