一種雙饋型風電機組高電壓穿越方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種雙饋型風電機組高電壓穿越方法，屬于風力發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著風力發(fā)電的快速發(fā)展，風電機組的裝機容量逐年增加，使得接入電網(wǎng)的風電 機組規(guī)模越來越大，風電系統(tǒng)的波動性的特點帶來的影響也越來越明顯，電壓波動、功率不 平衡、諧波含量大等現(xiàn)象，影響了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。中國國家標準中，明確規(guī)定了低電 壓穿越（LVRT)的相關(guān)標準，見《GBT_19963-2011風電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》。目前高 電壓穿越（HVRT)的相關(guān)標準暫未正式出臺，但是實際系統(tǒng)中電網(wǎng)高電壓的影響也越來越 明顯。
[0003] 當電網(wǎng)電壓發(fā)生故障驟升時，可能導致?lián)p壞變流器和風電機組，同時也可能對電 網(wǎng)產(chǎn)生功率沖擊，造成電力系統(tǒng)的暫態(tài)不穩(wěn)定，嚴重時甚至可能導致局部或者系統(tǒng)癱瘓，危 害電網(wǎng)中其他設備造成更嚴重的損失。因此，當電網(wǎng)故障或者擾動引起風電場并網(wǎng)點的電 壓升高時，風電機組能夠不間斷的并網(wǎng)運行對于維持電網(wǎng)的穩(wěn)定有著重要意義。風電場中 的很對因素可能引起電網(wǎng)電壓的驟升，如：單相對地故障、風電場負載的突然切除、大的電 容補償器的投入等等。雙饋風電變流器的網(wǎng)側(cè)直接與電網(wǎng)相連，當電網(wǎng)電壓驟升時，電網(wǎng) 側(cè)功率無法送出，功率由電網(wǎng)側(cè)流入變流器，導致直流母線電壓快速升高，導致系統(tǒng)故障停 機，嚴重情況下可能因為過電壓毀壞功率器件IGBT。現(xiàn)有技術(shù)中已有關(guān)于風電機組高電 壓穿越的方法，比如說：申請?zhí)枮?01310086909. 9、發(fā)明名稱為《一種可實現(xiàn)無功支持的雙 饋型風電機組高電壓穿越方法》的中國專利申請文件中公開了一種風電機組高電壓穿越方 法，實時檢測電網(wǎng)側(cè)線電壓，根據(jù)電網(wǎng)側(cè)線電壓滿足的范圍來控制網(wǎng)側(cè)變流器和轉(zhuǎn)子側(cè)變 流器分別工作在哪一個工作模式以實現(xiàn)高電壓穿越。這種方法需要同時調(diào)節(jié)網(wǎng)側(cè)變流器和 轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的工作模式，控制較為復雜。
[0004] 另外，由于電網(wǎng)電壓產(chǎn)生驟升時，直流母線電壓值無法滿足交流側(cè)電壓輸入要求， 調(diào)制度達到飽和，系統(tǒng)無法進行有效的調(diào)節(jié)控制，所以采用合理有效的直流母線電壓調(diào)整 控制能夠幫助變流器穿越高電壓故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種雙饋型風電機組高電壓穿越方法，用以解決現(xiàn)有的雙饋 型風電機組高電壓穿越方法較為復雜的問題。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括一種雙饋型風電機組高電壓穿越方法，
[0007] 1)、實時檢測電網(wǎng)側(cè)電壓u，計算函數(shù)f(u) =k*u+A的值；
[0008] 2)、當f(U)的值彡Ud。。時，控制直流側(cè)母線電壓給定值為Ud。。;當UdeQ<f(U)的值 彡Udaiiax時，控制直流側(cè)母線電壓給定值為所述f (U)的值；當f (U)的值>Ud(：max時，控制直 流側(cè)母線電壓給定值為Udaiiax;
[0009] 其中，Ud。。為滿足額定交流電壓輸出所需的最小直流母線電壓值，udMax為直流母線 電壓允許的最大值，k為大于1的設定比例系數(shù)，A為設定值；
[0010] 3)、根據(jù)確定的直流側(cè)母線電壓給定值相應地調(diào)節(jié)網(wǎng)側(cè)變流器的開關(guān)元件的觸發(fā) 脈沖。
[0011] 當所述f (U)的值彡Udaiiax時，控制直流側(cè)母線電壓給定值為ud(：max的同時，控制直 流側(cè)的泄荷電路導通。
[0012] 所述u為電網(wǎng)側(cè)電壓的峰值。
[0013] 所述k為Ad
[0014] 所述步驟3)為：所述直流側(cè)母線電壓給定值與此時的直流側(cè)母線電壓的誤差信 號經(jīng)PI調(diào)節(jié)后輸出q軸電流給定值，所述q軸電流給定值與電網(wǎng)電流的q軸分量的誤差信 號經(jīng)PI調(diào)節(jié)后輸出q軸電壓給定值；電網(wǎng)無功功率的給定值與電網(wǎng)實際無功功率的誤差信 號經(jīng)PI調(diào)節(jié)后輸出d軸電流給定值，所述d軸電流給定值與電網(wǎng)電流的d軸分量的誤差信 號經(jīng)PI調(diào)節(jié)后輸出d軸電壓給定值，所述q軸電壓給定值和d軸電壓給定值經(jīng)SVPffM后輸 出網(wǎng)側(cè)變流器的開關(guān)元件的開關(guān)信號。
[0015] 本發(fā)明提供的風電機組高電壓穿越方法中，實時檢測電網(wǎng)側(cè)交流電壓，當檢測到 該交流電壓增大時，也就是變流器進入高電壓狀態(tài)時，通過相應地增加直流側(cè)母線電壓值 來提高完成各變流器交流側(cè)電壓的可控范圍，由于高電壓穿越是指電網(wǎng)側(cè)交流電壓增大， 本發(fā)明提供的高電壓穿越方法就是根據(jù)交流電壓的變化相應地調(diào)節(jié)直流電壓的大小，來完 成高電壓穿越。根據(jù)電網(wǎng)電壓實時調(diào)整直流側(cè)的電壓，當電網(wǎng)電壓的過壓值較小時，增加直 流母線電壓值提高交流電壓輸出范圍即可滿足高電壓要求；當電網(wǎng)電壓的過壓值在變流器 允許的直流母線電壓范圍內(nèi)時，直流母線電壓為該過壓值；當電網(wǎng)電壓過壓值較大時，將直 流母線電壓值設定為變流器允許最大直流母線電壓值，并與泄荷電阻配合，完成變流器的 高電壓穿越。根據(jù)電網(wǎng)電壓的實時變化以及變化的范圍相應調(diào)節(jié)直流母線電壓的給定值， 然后完成高電壓穿越，實現(xiàn)在高電壓狀態(tài)下機組的不脫網(wǎng)運行。
【附圖說明】
[0016] 圖1是雙饋型風電機組系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0017] 圖2是控制器控制原理圖；
[0018] 圖3是雙饋型風電機組高電壓穿越方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
[0020] 如圖1所示，系統(tǒng)包括網(wǎng)側(cè)變流器、機側(cè)變流器、直流母線電壓泄放電路，直流母 線電壓泄放電路包括IGBT、直流泄荷電阻R、二極管，二極管與IGBT反向并聯(lián)后與直流泄荷 電阻R串聯(lián)。
[0021] 系統(tǒng)還包括一個控制器，該控制器控制連接網(wǎng)側(cè)變流器中的開關(guān)元件，控制器實 時采集電網(wǎng)側(cè)的交流電壓和此時的直流母線電壓實際值，然后根據(jù)控制器內(nèi)部設定的程序 來控制網(wǎng)側(cè)變流器中的開關(guān)元件的通斷以實現(xiàn)提高直流側(cè)母線電壓的目的，進而提高交流 側(cè)電壓的可控范圍幫助系統(tǒng)完成高電壓穿越狀態(tài)。具體過程如下：
[0022] 控制器根據(jù)采集到的電網(wǎng)側(cè)的交流電壓，計算該交流電壓的峰值u;
[0023] 控制器內(nèi)部設置的計算原則如下公式所示：
[0024]
[0025] 其中，心為直流母線電壓指令值；ud。。為滿足額定交流電壓輸出所需的最小直流 母線電壓值；Udaiiax為直流母線電壓允許最大值；u為電網(wǎng)側(cè)交流電壓的峰值；AU。為電網(wǎng)電 壓驟升情況下直流母線電壓指令增量值，它事先設定的已知值，可以根據(jù)具體情況設置。
指令增量值相加作為直流母線電壓控制環(huán)的指令值，該指令值最小為滿足額定交流電壓輸 出所需的最小直流母線電壓值ud