風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制技術。
【背景技術】
[0002]發(fā)電機順利安全并網(wǎng)是風力發(fā)電系統(tǒng)正常運行的“起點”，其主要要求是限制發(fā)電機在并網(wǎng)時的瞬變電流，避免對電網(wǎng)造成過大的沖擊。當電網(wǎng)容量比發(fā)電機容量大得多時(大于25倍)，發(fā)電機并網(wǎng)時的沖擊電流可以不予考慮。但隨著風力發(fā)電技術的發(fā)展，系統(tǒng)單機容量不斷增大，目前己經發(fā)展到兆瓦級水平，機組并網(wǎng)對電網(wǎng)的沖擊已不能忽視。較大的并網(wǎng)沖擊電流不但會引起電網(wǎng)電壓的大幅下降，而且還會對發(fā)電機組各部件造成損壞。更為嚴重的是，長時間的并網(wǎng)沖擊甚至還會造成電力系統(tǒng)的解列，威脅其他發(fā)電機組的正常運行。因此，必須通過合理的并網(wǎng)控制策略來抑制發(fā)電機并網(wǎng)沖擊電流，并網(wǎng)控制已成為風力發(fā)電技術中的一個不可忽視的環(huán)節(jié)。各種并網(wǎng)方式對轉速控制的要求有細微差別，有的需要控制機組的轉速為同步速(同步發(fā)電機)，有的需要控制機組的轉速接近同步速(異步發(fā)電機)。因此，現(xiàn)有的并網(wǎng)技術大多是適用于恒速恒頻風力發(fā)電機組。變速恒頻風力發(fā)電技術是今后發(fā)展的方向，變速恒頻發(fā)電機組的運行特征和控制特性為發(fā)電機的并網(wǎng)控制提供了實現(xiàn)條件，研究變速恒頻風力發(fā)電機的并網(wǎng)技術具有重要的現(xiàn)實意義。普通并網(wǎng)方式由于未與本地負載協(xié)調，因此可能增大配電網(wǎng)部分線路的損耗，在風速變化較大時會增大電網(wǎng)末端電壓波動。為了克服普通并網(wǎng)方式的不足，研究在并網(wǎng)后不對電網(wǎng)輸出多余功率的運行方式是很有意義的。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的變速恒頻發(fā)電機的并網(wǎng)控制裝置和方法對電網(wǎng)的沖擊力大，穩(wěn)定性差的問題，提出了一種風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制方法。
[0004]本發(fā)明所述的風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制方法，該方法基于風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制裝置實現(xiàn)，風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制裝置，它包括風力機、發(fā)電機、整流器、直流調壓負載、逆變器、濾波器、變換器和調節(jié)器；風力機將風能轉化為機械能，發(fā)電機將風力機獲得的機械能轉化為電能，發(fā)電機的定子通過功率繞組接入電網(wǎng)，發(fā)電機的轉子通過繞組連接整流器的交流信號輸輸出端，整流器的直流信號輸入輸出端連接直流調壓負載信號輸入輸出端，直流調壓負載信號輸入輸出端連接逆變器的直流信號輸入輸出端，逆變器的交流信號輸輸入輸出端連接濾波器的信號輸入輸出端，濾波器的信號輸入輸出端連接變換器的一個信號輸入輸出端，變換器的另一個信號輸入端連接調節(jié)器的調節(jié)信號輸入輸出端，變換器的信號輸入輸出端連接電網(wǎng)的另一個電壓信號輸入輸出端，電網(wǎng)為電網(wǎng)負載供電；風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制方法的具體過程為:
[0005]當風力機的風力小于發(fā)電機的啟動風力時，逆變器通過調節(jié)器和變換器利用帶電流內環(huán)的電壓瞬時值反饋雙閉環(huán)控制方法對電網(wǎng)的電壓幅值、相位和頻率信號進行跟蹤；減小發(fā)電機啟動時對電網(wǎng)的沖擊；
[0006]當發(fā)電機啟動后，發(fā)電機向電網(wǎng)負載供電，當發(fā)電機輸出電壓大于電網(wǎng)的輸出電壓時，調節(jié)器向變換器輸出調節(jié)信號，變換器向逆變器輸出占空比調節(jié)信號，調節(jié)逆變器的輸出電流，調節(jié)發(fā)電機轉子的勵磁電流頻率使發(fā)電機定子電流頻率保持恒定不變，使發(fā)電機定子的頻率與電網(wǎng)頻率保持一致，實現(xiàn)風力發(fā)電機的變速恒頻控制；
[0007]當發(fā)電機輸出電壓小于電網(wǎng)的輸出電壓時，發(fā)電機的轉子轉速低于發(fā)電機定子旋轉磁場轉速，發(fā)電機處于亞同步運行狀態(tài)，變換器改變供電方向，電網(wǎng)向發(fā)電機轉子供電；發(fā)電機轉子轉速高于發(fā)電機定子旋轉磁場轉速，電機處于超同步運行狀態(tài)；當勵磁電流頻率為零時，發(fā)電機同步速運行，發(fā)電機的轉子進行直流勵磁，實現(xiàn)對風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的控制。
[0008]本發(fā)明所述的風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制方法，當發(fā)電機轉速發(fā)生變化時，調節(jié)轉子的勵磁電流頻率可使定子電流頻率保持恒定不變，即與電網(wǎng)頻率保持一致，實現(xiàn)風力發(fā)電機的變速恒頻控制。當轉子轉速低于定子旋轉磁場轉速，電機處于亞同步運行狀態(tài)，功率變換器向轉子供電。轉子轉速高于定子旋轉磁場轉速，電機處于超同步運行狀態(tài)，定子和轉子同時向電網(wǎng)供電。當勵磁電流頻率為零時，發(fā)電機同步速運行，轉子進行直流勵磁。發(fā)電機在并網(wǎng)如進彳丁空載并網(wǎng)控制，在并網(wǎng)后實彳丁最大風能追蹤控制。雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)如根據(jù)電網(wǎng)運行參數(shù)，調節(jié)轉子勵磁電流，控制發(fā)電機定子電壓輸出，以滿足并網(wǎng)條件。并網(wǎng)后，電網(wǎng)電壓作為定子電壓的輸入，調節(jié)轉子勵磁電流，以實現(xiàn)最大風能捕獲，完成由并網(wǎng)控制到運行控制的過渡過程。減小了發(fā)電機并網(wǎng)時對電網(wǎng)的沖擊力大，提高了運行控制的穩(wěn)定性。且實現(xiàn)了負載功率跟蹤，避免發(fā)電機功率輸出被浪費。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明所述的風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制裝置的結構示意圖；
[0010]圖2為本發(fā)明所述方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0011]【具體實施方式】一、結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制方法，該方法基于風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制裝置實現(xiàn)，風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制裝置，它包括風力機1、發(fā)電機2、整流器5、直流調壓負載6、逆變器7、濾波器8、變換器9和調節(jié)器10 ;風力機I將風能轉化為機械能，發(fā)電機2將風力機I獲得的機械能轉化為電能，發(fā)電機2的定子通過功率繞組接入電網(wǎng)3，發(fā)電機2的轉子通過繞組連接整流器5的交流信號輸輸出端，整流器5的直流信號輸入輸出端連接直流調壓負載6信號輸入輸出端，直流調壓負載6信號輸入輸出端連接逆變器7的直流信號輸入輸出端，逆變器7的交流信號輸輸入輸出端連接濾波器8的信號輸入輸出端，濾波器8的信號輸入輸出端連接變換器9的一個信號輸入輸出端，變換器9的另一個信號輸入端連接調節(jié)器10的調節(jié)信號輸入輸出端，變換器9的信號輸入輸出端連接電網(wǎng)3的另一個電壓信號輸入輸出端，電網(wǎng)3為電網(wǎng)負載4供電；風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制方法的具體過程為:
[0012]當風力機的風力小于發(fā)電機2的啟動風力時，逆變器7通過調節(jié)器10和變換器9利用帶電流內環(huán)的電壓瞬時值反饋雙閉環(huán)控制方法對電網(wǎng)3的電壓幅值、相位和頻率信號進行跟蹤；減小發(fā)電機2啟動時對電網(wǎng)的沖擊；
[0013]當發(fā)電機2啟動后，發(fā)電機2向電網(wǎng)負載4供電，當發(fā)電機2輸出電壓大于電網(wǎng)3的輸出電壓時，調節(jié)器10向變換器9輸出調節(jié)信號，變換器9向逆變器7輸出占空比調節(jié)信號，調節(jié)逆變器7的輸出電流，調節(jié)發(fā)電機2轉子的勵磁電流頻率使發(fā)電機2定子電流頻率保持恒定不變，使發(fā)電機2定子的頻率與電網(wǎng)頻率保持一致，實現(xiàn)風力發(fā)電機的變速恒頻控制；
[0014]當發(fā)電機2輸出電壓小于電網(wǎng)3的輸出電壓時，發(fā)電機2的轉子轉速低于發(fā)電機2定子旋轉磁場轉速，發(fā)電機2處于亞同步運行狀態(tài)，變換器9改變供電方向，電網(wǎng)3向發(fā)電機2轉子供電；發(fā)電機2轉子轉速高于發(fā)電機2定子旋轉磁場轉速，電機處于超同步運行狀態(tài)；當勵磁電流頻率為零時，發(fā)電機2同步速運行，發(fā)電機2的轉子進行直流勵磁，實現(xiàn)對風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的控制。
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