[发明专利]一种组合型低压穿越控制系统、低压穿越无功功率补偿方法及灭磁控制方法

说明书

一种组合型低压穿越控制系统、低压穿越无功功率补偿方法及灭磁控制方法属于风力发电技术领域；电网电压发生跌落故障时，转子侧过电流，网侧变换器输出功率受到限制，能量在直流侧积累会造成直流侧电压升高，可能会损坏直流侧电容和功率器件；系统和低压穿越无功功率补偿方法采用灭磁控制方法和直流侧卸荷电路相结合，其中灭磁控制方法采用三步预测法增强灭磁控制效果，既解决了电网故障时双馈风力发电系统的低压穿越问题，也解决了直流侧能量积累问题，运用了STATCOM主电路，解决了双馈感应电机在异步运行时的无功需求问题。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，尤其涉及一种组合型低压穿越控制系统、低压穿越无功功率补偿方法及灭磁控制方法。

背景技术

能源是人类生存和发展的重要物质基础，随着经济的迅猛发展，人类对能源的消费在逐年增加，常规能源面临日益耗竭的窘境，充分开发和利用可清洁能源是解决能源问题的不二选择。风能作为一种新能源，具有取之不尽、用之不竭、无污染、可再生的特点，这使得风力发电成为目前新能源发电技术中最成熟、开发规模最大、商业化发展最好的发电方式，受到世界各国的普遍重视。对于双馈型风力发电机而言，由于其定、转子直接挂网，不能有效隔离与电网间的联系，风电机组对电网故障非常敏感，故障情况下，小容量励磁变频器对整个的控制能力也受到限制，导致风电机组的电网故障穿越能力较弱，为了保证电网运行安全，要求风电机组具备一定的并网故障耐受或穿越能力。

在电网电压发生故障时，双馈感应电机的定子磁链产生振荡，进而在转子绕组中感应出很大的瞬时电压，整个系统的电磁转矩和输出功率都会发生波动，不仅危害风机的机械部件，也影响电网的安全运行。现有的技术方法是转子侧撬棒保护，该方法在故障发生时，投入撬棒电路以保护转子侧变流器，研究的重点在于撬棒电路的投切时间以及保护电阻阻值的选取等。使用撬棒电路的优点是简单有效，即使在风机大功率发电且电网严重故障下也可以有效保护电机，实现低压穿越的功能。但当撬棒电路投入时，双馈感应电机失去了控制作用，以鼠笼电机的方式运转，从电网中吸收感性无功功率，会加重电网电压的下降，不利于电网的恢复。而且在撬棒电路动作时，电磁转矩抖动严重，对机械传动系统的压力大。基于双馈感应电机的电磁暂态过程分析，采用直接电磁暂态控制是当前较为行之有效的一种控制策略。运用了针对暂态磁链的灭磁控制思想，有效降低了转子电压冲击，拓展了低压穿越可控范围。在电网电压发生跌落故障时，转子侧过电流，网侧变换器输出功率受到限制，能量在直流侧积累会造成直流侧电压升高，可能会损坏直流侧电容和功率器件。

发明内容

本发明克服了上述现有技术的不足，提供一种组合型低压穿越控制系统、低压穿越无功功率补偿方法及灭磁控制方法，系统和低压穿越无功功率补偿方法采用灭磁处理方法和直流侧卸荷电路相结合，既解决了电网故障时双馈风力发电系统的低压穿越问题，也解决了直流侧能量积累问题，运用了STATCOM主电路，解决了双馈感应电机在异步运行时的无功需求问题；灭磁控制方法采用三步预测法增强灭磁控制效果。

本发明的技术方案：

技术方案一

一种组合型低压穿越控制系统，包括三相电网、电抗器、转子侧变换器、网侧变换器、STATCOM主电路、直流侧卸荷电路、网侧变压器、双馈感应电机、第二直流电容、第一直流电容和主控制模块；所述三相电网分别与电抗器、网侧变压器、双馈感应电机和检测模块连接，所述电抗器与STATCOM主电路连接，所述STATCOM主电路与第一直流电容连接，所述第一直流电容与检测模块连接，所述检测模块与第二直流电容连接，所述检测模块的输出端与主控制模块连接，所述主控制模块的输出端分别与转子侧变换器、网侧变换器和直流侧卸荷电路连接，所述转子侧变换器分别与双馈感应电机、第二直流电容连接，所述第二直流电容依次连接直流侧卸荷电路、网侧变换器和网侧变压器。