一種實現雙饋式風電機組低電壓穿越的風機改造方法
2023-10-10 15:12:49
專利名稱：一種實現雙饋式風電機組低電壓穿越的風機改造方法
技術領域：
本發明涉及一種風電機組風機改造方法，特別是關於一種實現雙饋式風電機組低 電壓穿越的風機改造方法。
背景技術：
近年來，中國風電行業進入超高速發展階段，裝機容量連年翻番。然而，隨著風電 的大規模發展，大規模風電場接入電網的技術要求也在不斷提高。對風電機組而言，其中十 分重要的一項技術要求就是風電機組的低電壓穿越能力。低電壓穿越是指當電網故障或擾 動引起風電場併網點的電壓跌落時，在一定電壓跌落的範圍內，風機能夠不間斷併網運行。 這使得變速恆頻風力發電技術在兆瓦級以上風力發電機的應用成為研究熱點，在新安裝的 變速恆頻風力發電機中，雙饋感應發電機(DFIG)佔到很大的比重，它使用雙PWM變流器控 制雙饋感應發電機的勵磁電流，一方面由於雙饋感應發電機轉子和定子間的電磁關係，變 流器只需供給轉差功率就可以調節風力發電機的轉速，實現了對風能的最大捕獲，大大減 少了變速風力發電系統變流器的額定容量；另一方面，發電系統可以通過改變勵磁電流的 幅值和相位實現獨立調節發電機輸出的有功、無功功率，這可以保證風力發電廠運行與單 位功率因數，減小電力系統的損耗。另外也可以按照風場的要求來發出一定容量的有功和 無功功率的容量。雙饋感應式變速恆頻風力發電技術可以提高風能捕獲能力和轉換效率， 改善並優化風機的運行條件，使得發電機組與電力系統之間能實現良好的柔性連接，便於 實現併網操作，是一種優化的具有良好應用前景的風力發電解決方案。但是因為DFIG風力 發電系統使用了小容量變流器，因此減弱了 DFIG系統抵禦電網電壓跌落的能力。國內外進 行的一些研究表明，當電網電壓跌落到一定數值時，如果不加任何處理措施，DFIG系統將切 出電網。因此，需要研究在電網電壓故障下如何使DFIG風力發電系統能夠保持和電網的連 接，並且能夠對電網提供支撐來提高電力系統的穩定性。
發明內容
針對上述問題，本發明的目的是提供一種在低電壓穿越期間能保證控制系統正常 運行，風機能併網運行的實現雙饋式風電機組低電壓穿越的風機改造方法。為實現上述目的，本發明採取以下技術方案一種實現雙饋式風電機組低電壓穿 越的風機改造方法，其包括如下步驟(1)根據所述風機所具備的不間斷電源配備條件，分 別在所述風機的主控系統、變槳控制系統及其控制迴路和變頻器控制系統上設置有一在 線式不間斷電池櫃；(2)對所述主控系統、變槳控制系統與主控系統相配合的控制方式及 變頻器控制系統與主控系統相配合的控制方式進行修改。所述步驟(1)包括如下步驟①在所述主控系統、變槳控制系統和變頻器控制系 統中分別設置有一控制各所述不間斷電池開/關工作的切換模塊；②電壓跌落時，低電壓 穿越啟動信號發送至各所述切換模塊，各控制系統中所述不間斷電池開啟，則所述主控系 統、變槳控制系統及變頻器控制系統的供電模式將切換至由所述不間斷電池供電。
所述步驟(2)包括如下步驟①所述主控系統中設置有低電壓穿越信號的接受模 塊和發出模塊；②所述主控系統與所述變槳控制系統相配合的控制方式中，對接所述變槳 控制系統設置有用於故障屏蔽和控制變槳速度的低電壓穿越控制模塊；③在主控系統與變 頻器控制系統相配合的控制方式中，對接變頻器控制系統也設置有用於控制電機轉矩控制 方式的低電壓穿越控制模塊。所述變頻器控制系統配備的所述不間斷電池採用型號為SRC1000XLICH， APCSmart-UPS RC 1000VA 230V 的在線式 UPS 電池。所述主控系統採用1. 5MW雙饋式風電機組的控制方式。所述變槳控制系統採用1. 5MW具備低電壓穿越功能的變槳控制系統；所述變頻器 控制系統採用1.5MW具備低電壓穿越功能的變頻器。本發明由於採取以上技術方案，其具有以下優點1、本發明由於採用在風機的主 控系統、變槳控制系統及其控制迴路和變頻器控制系統上分別設置有在線式UPS (不間斷) 電池櫃，因此，保證了在電壓跌落時各控制系統的控制工作能正常運行。2、本發明由於在各 控制系統中還分別設置有切換模塊，在發生電壓跌落時，低電壓穿越啟動信號發送至各切 換模塊，各控制系統中UPS電池開啟，則各控制系統的供電模式將切換至由UPS電池供電， 因此進一步保證了各控制系統正常工作不掉電，不報電壓低故障。3、本發明由於採用對主 控系統、變槳控制系統與主控系統相配合的控制方式及變頻器控制系統與主控系統相配合 的控制方式進行修改，因此，保證了在低電壓穿越狀態下風機能併網運行。本發明可以廣泛 應用於風電行業中。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明進行詳細的描述。本發明的實現雙饋式風電機組低電壓穿越的風機改造方法，其步驟如下1)根據現有技術中風機所具備的UPS(不間斷)電源配備條件，分別在風機的主 控系統、變槳控制系統及其控制迴路和變頻器控制系統上設置有一在線式UPS電池櫃，以 保證在電壓跌落時各控制系統的控制工作能正常運行；其包括以下步驟①在主控系統、變槳控制系統和變頻器控制系統中還分別設置有一切換模塊，以 控制各UPS電池的開/關工作；②在發生電壓跌落時，低電壓穿越啟動信號發送至各切換模塊，各控制系統中UPS 電池開啟，則主控系統、變槳控制系統及變頻器控制系統的供電模式將立即切換至由UPS 電池供電，保證了各控制系統正常工作不掉電，不報電壓低故障；2)對主控系統、變槳控制系統與主控系統相配合的控制方式及變頻器控制系統與 主控系統相配合的控制方式進行修改，以保證在低電壓穿越狀態下風機能併網運行，其步 驟如下①在主控系統中設置有低電壓穿越信號的接受模塊和發出模塊，以控制整個風機 及時切入或切出低電壓穿越模式；如果發生低電壓穿越時，風機已達到額定功率，則在低電 壓穿越過程中通過主控系統限制發電機轉速，以保證風機安全；②在主控系統與變槳控制系統相配合的控制方式中，對接變槳控制系統設置有低 電壓穿越控制模塊，主要是對低電壓穿越期間故障屏蔽和變槳速度的控制，使得低電壓穿越前後均保持原控制方式不變；③在主控系統與變頻器控制系統相配合的控制方式中，對接變頻器控制系統也設 置有低電壓穿越控制模塊，由於在風機的電機轉矩控制方式上劃分為正常模式、低穿模式 和低穿越恢復模式，該低電壓穿越控制模塊用於控制電機轉矩的控制方式；其中，正常模式 是指原控制方式不變，低穿模式是指在低電壓穿越發生期間限制電機轉矩給定值，低穿恢 復模式是指低電壓穿越恢復階段設定一定恢復速率的電機轉矩給定值。上述步驟1)中，變頻器控制系統配備的UPS電池採用型號為SRC1000XLICH，APC Smart-UPS RC 1000VA 230V的在線式UPS電池，以保證在電壓跌落時變頻器控制系統的控 制功能能正常運行。上述實施例中，主控系統採用1.5MW雙饋式風電機組的控制方式。上述各實施例中，變槳控制系統採用1.5麗具備低電壓穿越功能的變槳控制系 統。上述各實施例中，變頻器控制系統採用1. 5MW具備低電壓穿越功能的變頻器。上述各實施例僅用於說明本發明，各部件的結構、尺寸、設置位置及形狀都是可以 有所變化的，在本發明技術方案的基礎上，凡根據本發明原理對個別部件進行的改進和等 同變換，均不應排除在本發明的保護範圍之外。
權利要求
一種實現雙饋式風電機組低電壓穿越的風機改造方法，其包括如下步驟(1)根據所述風機所具備的不間斷電源配備條件，分別在所述風機的主控系統、變槳控制系統及其控制迴路和變頻器控制系統上設置有一在線式不間斷電池櫃；(2)對所述主控系統、變槳控制系統與主控系統相配合的控制方式及變頻器控制系統與主控系統相配合的控制方式進行修改。
2.如權利要求1所述的一種實現雙饋式風電機組低電壓穿越的風機改造方法，其特徵 在於所述步驟(1)包括如下步驟①在所述主控系統、變槳控制系統和變頻器控制系統中分別設置有一控制各所述不間 斷電池開/關工作的切換模塊；②電壓跌落時，低電壓穿越啟動信號發送至各所述切換模塊，各控制系統中所述不間 斷電池開啟，則所述主控系統、變槳控制系統及變頻器控制系統的供電模式將切換至由所 述不間斷電池供電。
3.如權利要求1所述的一種實現雙饋式風電機組低電壓穿越的風機改造方法，其特徵 在於所述步驟(2)包括如下步驟①所述主控系統中設置有低電壓穿越信號的接受模塊和發出模塊；②所述主控系統與所述變槳控制系統相配合的控制方式中，對接所述變槳控制系統設 置有用於故障屏蔽和控制變槳速度的低電壓穿越控制模塊；③在主控系統與變頻器控制系統相配合的控制方式中，對接變頻器控制系統也設置有 用於控制電機轉矩控制方式的低電壓穿越控制模塊。
4.如權利要求1或2或3所述的一種實現雙饋式風電機組低電壓穿越的風機改造方 法，其特徵在於所述變頻器控制系統配備的所述不間斷電池採用型號為SRC1000XLICH， APC Smart-UPS RC IOOOVA 230V 的在線式 UPS 電池。
5.如權利要求1或2或3所述的一種實現雙饋式風電機組低電壓穿越的風機改造方 法，其特徵在於所述主控系統採用1. 5MW雙饋式風電機組的控制方式。
6.如權利要求4所述的一種實現雙饋式風電機組低電壓穿越的風機改造方法，其特徵 在於所述主控系統採用1. 5MW雙饋式風電機組的控制方式。
7.如權利要求1或2或3或6所述的一種實現雙饋式風電機組低電壓穿越的風機改造 方法，其特徵在於所述變槳控制系統採用1. 5MW具備低電壓穿越功能的變槳控制系統；所 述變頻器控制系統採用1. 5MW具備低電壓穿越功能的變頻器。
8.如權利要求4所述的一種實現雙饋式風電機組低電壓穿越的風機改造方法，其特徵 在於所述變槳控制系統採用1. 5MW具備低電壓穿越功能的變槳控制系統；所述變頻器控 制系統採用1.5MW具備低電壓穿越功能的變頻器。
9.如權利要求5所述的一種實現雙饋式風電機組低電壓穿越的風機改造方法，其特徵 在於所述變槳控制系統採用1. 5MW具備低電壓穿越功能的變槳控制系統；所述變頻器控 制系統採用1.5MW具備低電壓穿越功能的變頻器。
全文摘要
本發明涉及一種實現雙饋式風電機組低電壓穿越的風機改造方法，其包括如下步驟(1)根據所述風機所具備的不間斷電源配備條件，分別在所述風機的主控系統、變槳控制系統及其控制迴路和變頻器控制系統上設置有一在線式不間斷電池櫃；(2)對所述主控系統、變槳控制系統與主控系統相配合的控制方式及變頻器控制系統與主控系統相配合的控制方式進行修改。本發明由於採用在風機的主控系統、變槳控制系統及其控制迴路和變頻器控制系統上分別設置有在線式UPS(不間斷)電池櫃，因此，保證了在電壓跌落時各控制系統的控制工作能正常運行。本發明可以廣泛應用於風電行業中。
文檔編號H02J7/00GK101964534SQ201010277598
公開日2011年2月2日 申請日期2010年9月8日 優先權日2010年9月8日
發明者孫黎翔, 張大同, 李佳奇, 潘磊, 秦明, 袁凌 申請人:國電聯合動力技術有限公司