雙饋式風力發電機組低電壓穿越的動態電阻的製作方法

2023-09-11 10:27:55

專利名稱：雙饋式風力發電機組低電壓穿越的動態電阻的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及屬於風力發電機組低電壓穿越控制領域，尤其涉及一種雙饋式風力發電機組低電壓穿越的動態電阻。
背景技術：
在風力發電機組接入電網的初期，因為風力發電機組的容量佔整個電網的容量的比例比較小，在這種情況下，當電網發生短路故障時，為了防止風力發電機組受到損害，一般的做法是將風力發電機組切出電網。但是隨著風力發電技術的發展，風力發電機組的容量佔整個電網的容量的比例越來越大，在這種情況下，當電網發生短路故障時，如果我們依然將風力發電機組切出電網，電網會因為缺失大量功率源而減慢恢復的速度，甚至出現不穩定現象。因此現在的電網都要求風力發電機組具有低電壓穿越能力。低電壓穿越是指風力發電機組在短路故障的情況下，不切出電網而依然保持運行的能力。但是如果我們不採取額外的控制措施，風力發電機組在這種不正常的電網條件下運行必然會受到損害。對於雙饋式風力發電機組，當定子埠出現低電壓時，轉子變流器很容易因為過電流和過電壓受到損害。因此為了使雙饋式風力發電機組具有低電壓穿越能力，必須採取一些額外的控制策略。雙饋式風力發電機組常用的低電壓穿越技術可以分為兩類1，不增加額外硬體的情況下控制系統的某些部件(Dawei Xiang, Li Ran, PeterJ. Tavner, et. al.，Control of a doubly fed induction generator in a windturbine during grid fault ride-through, IEEE transactions on energy conversion,Vol. 21，No. 3，Sep. 2006; Lie Xuj Yi Wang, Dynamic modeling and control ofDFIG—based wind turbines under unbalanced network conditions, IEEE transactionson power systems, Vol. 22，No. 1，Feb. 2007.)，如控制變流器或葉片；2，增加額外的硬體，如電壓補償裝置(Patrick S. Flannery, GiriVenkataramanan, A fault tolerant doubly fed induction generator wind turbineusing a parallel grid side rectifier and series grid side converter, IEEEtransactions on power electronics, Vol. 23， No. 3， May. 2008; ChristianWessels, Fabian Gebhardt， Friedrich Willhelm Fuchs, Fault ride-through of aDFIG wind turbine using a dynamic voltage restorer during symmetrical andasymmetrical grid faults, IEEE transactions on power systems, Vol. 26， No. 3，Mar. 2011.)、功率補償裝置(K. E. Okedu，S. M. Muyeen, Rion Takahashi，et. al.，Participation of facts in stabilizing DFIG with crowbar during grid fault basedon grid codes, IEEE conference and exhibition, Dubai, Feb. 2011.)、電阻。對於為了實現低電壓穿越而加入的電阻可以分為兩類1，禱棒(Crowbar) (Graham PannelI, David J. Atkinson, Bashar Zahawi,Mimimum-threhold crowbar for a fault-ride-through grid-code-compliant DFIG windturbine, IEEE transactions on energy conversion, Vol. 25，No. 3，Sep. 2008.)；2，動態電阻(K. E. Okedu, S. M. Muyeen, Rion Takahashi, et. al.，Improvement of fault ride through capability of wind farms using DFIGconsidering SDBRj European conference on power electronics and application,2011; J. Yang, E. Fletcher, J. 0. Reilly, A series dynamic resistor basedconverter protection schemes for doubly fed induction generator during variousfault conditions, IEEE transactions on energy conversion, Vol. 25， No. 2， Jun.2010)。對於不增加額外硬體而控制系統某些部件的低電壓穿越方法，為了達到低電壓穿越的控制目標，一般需大幅度增加轉子變流器的容量，這將使轉子變流器在正常情況下浪費大量容量。對於增加電壓補償裝置的低電壓穿越方法，因所需硬體較多，使系統成本增大。對於加入撬棒的低電壓穿越方法，加入撬棒後，雙饋式風力發電機組變為轉子阻值較大的鼠籠式異步電機，電機在低電壓穿越階段缺失可控性，並且在電壓恢復階段會吸收無功，因此不利於電網電壓的恢復。

實用新型內容本實用新型的目的就是為解決上述問題，提供一種價格低廉、結構簡單、工作可靠，且使系統在低電壓穿越階段不丟失可控性的雙饋式風力發電機組低電壓穿越的動態電阻及其控制方法。為實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案一種雙饋式風力發電機組低電壓穿越的動態電阻，此動態電阻串聯放置在雙饋式風力發電機組的轉子變流器的直流環節和逆變器環節的中間；它由雙向可控矽和電阻並聯組成。一種採用雙饋式風力發電機組低電壓穿越的動態電阻的控制方法，動態電阻具有以下兩種工作模式在正常運行時，動態電阻的雙向可控矽導通，電流經過雙向可控矽，不經過電阻；當雙饋式風力發電機定子埠出現低電壓時，轉子的動態電阻的雙向可控矽關斷，暫態電流經過電阻，此時動態電阻一方面抑制暫態電流的大小，另一方面加快電機暫態磁鏈的衰減速度。本實用新型具有以下優點本實用新型價格低廉、結構簡單、工作可靠，是因為實用新型的動態電阻只含一條由一個雙向可控矽和一個電阻組成的支路。本實用新型在低電壓穿越階段，轉子變流器可不丟失可控性。

圖I為本實用新型的結構框圖，虛線線框中的內容是動態電阻。
具體實施方式
以下結合附圖與實施例對本實用新型做進一步說明。圖I中，此動態電阻串聯放置在雙饋式風力發電機組的轉子變流器的直流環節和、逆變器環節的中間。動態電阻由雙向可控矽和電阻並聯組成。所述的動態電阻包括其他具有等效電氣性能的結構。本實用新型的動態電阻具有以下兩種工作模式正常運行時的工作模式動態電阻的雙向可控矽導通，電流經過雙向可控矽，不經 過電阻。雙饋式風力發電機定子埠出現低電壓時的工作模式動態電阻的雙向可控矽關斷，暫態電流經過電阻，此時動態電阻一方面可以抑制暫態電流的大小，另一方面可以加快 電機暫態磁鏈的衰減速度。
權利要求1.一種雙饋式風カ發電機組低電壓穿越的動態電阻，其特徵是，此動態電阻串聯放置在雙饋式風力發電機組的轉子變流器的直流環節和逆變器環節的中間；它由雙向可控矽和電阻並聯組成。
專利摘要本實用新型公開了一種價格低廉、結構簡單、工作可靠，且使系統在低電壓穿越階段不丟失可控性的雙饋式風力發電機組低電壓穿越的動態電阻及其控制方法。此動態電阻串聯放置在雙饋式風力發電機組的轉子變流器的直流環節和逆變器環節的中間；它由雙向可控矽和電阻並聯組成。本實用新型具有以下優點本實用新型價格低廉、結構簡單、工作可靠，是因為實用新型的動態電阻只含一條由一個雙向可控矽和一個電阻組成的支路。本實用新型在低電壓穿越階段，轉子變流器可不丟失可控性。
文檔編號H02J3/38GK202384777SQ20122000122
公開日2012年8月15日 申請日期2012年1月4日 優先權日2012年1月4日
發明者萬文鋒, 孫樹敏, 張青青, 梁得亮, 程豔 申請人:山東電力研究院