[发明专利]一种基于SFCL和超导DVR协同控制的DFIG低电压穿越方法

说明书

本发明公开了双馈风机设备技术领域的一种基于SFCL和超导DVR协同控制的DFIG低电压穿越方法，建立基于SFCL和超导DVR协同控制的DFIG低电压穿越方法的系统，当电网电压暂降时，DFIG检测电压暂降幅值和转子电流幅值，根据电压暂降幅值和转子电流幅值的范围，DFIG在延时模块的作用下，分别工作于超导故障限流器保护模式、超导DVR电压补偿模式、超导故障限流器‑超导DVR协同保护模式。本发明利用超导故障限流器和超导DVR对提升DFIG低电压穿越能力的不同作用特性，通过协调两种装置的投切运行状态，大大提升了DFIG低电压穿越的可靠程度，并且相对于单一超导装置单独作用情形，也减少了每种超导装置的性能需求，从而延长了整个装置的使用寿命。

技术领域

本发明涉及双馈风机设备技术领域，特别是涉及一种基于SFCL和超导DVR协同控制的DFIG低电压穿越方法。

背景技术

随着风电技术的不断发展，风电场的规模和容量越来越大，风电场在整个电力系统中所占发电比例也持续上升，因而其对系统的影响也越来越显著。当系统因故障而导致电压暂降时，双馈感应风力发电机(doubly-fed induction generator，DFIG)输出功率无法输送至电网，导致能量只能储存在DFIG内部。此时，DFIG内部将发生强烈的电磁暂态振荡，定子和转子电流将会急剧增加，直流侧电压也会急剧变化，这将对DFIG本身造成严重的危害。而以往DFIG容量较小时，为了保证自身的安全，DFIG通常会脱离电网。但随着风力发电机容量的不断增大，如果系统发生故障时仍旧采用脱网的方式来保证自身安全，那么系统的稳定性将会收到极大的影响。因此，当电网电压发生暂降时，应当能够实现DFIG的低电压穿越，保证DIFG不会脱离电网。

低电压穿越的实现，当前主要有改进控制策略和增加硬件设备两种方法。改进控制策略目前有基于定子电压动态补偿的控制策略、改进矢量控制策略和基于H∞和μ分析的新型鲁棒控制器法等，但这种方法受到励磁变频器的限制，在电压严重跌落的情况下可能无法实现穿越。增加硬件设备的方法主要包括转子侧并联Crowbar电路、直流母线电容并联储能装置、电网侧串联变换器、定子侧串接电阻阵列等。增加硬件设备的效果明显，不仅能实现低电压穿越同时也能保护设备。

动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer，DVR)是一种基于现代电力电子技术的定制电力设备，能有效解决电压暂降和电压暂升等问题。DVR主要由储能单元、逆变单元、滤波单元和控制单元等模块组成，通常串接于电网中，相当于一个幅值和相位可调的电压源。其中，超导DVR采用超导磁储能作为直流储能装置，具有快速补偿电压的优点。

故障限流器是一种用于限制故障时短路电流的电气设备。超导故障限流器(superconducting fault current limiter,SFCL)是利用超导体的零电阻特性制作的一种故障限流器，相对于常规的故障限流器有着十分明显的优势。其中，电阻型超导故障限流器由于其体积较小、结构与原理简单，且不需要额外的故障检测装置，具有自检测与自启动的能力，得到了广泛的应用。

发明内容

本发明的目的在于利用超导故障限流器和超导DVR的优势，提高DFIG低电压穿越的可靠性，提供一种基于SFCL和超导DVR协同控制的DFIG低电压穿越方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种基于SFCL和超导DVR协同控制的DFIG低电压穿越方法，包括以下步骤：

S1：建立基于SFCL和超导DVR协同控制的DFIG低电压穿越方法的系统，系统包括DFIG、超导DVR、SFCL及其旁路开关K，DFIG包含转子侧变换器和定子侧转换器，SFCL一端与DFIG连接，另一端与转子侧变换器连接，旁路开关K并接于SFCL两端，超导DVR位于定子侧转换器一侧，超导DVR经由三个单相串联变压器与电网连接；