采用超級(jí)電容提升風(fēng)電機(jī)組異常電壓耐受能力的控制方法
【專利說明】采用超級(jí)電容提升風(fēng)電機(jī)組異常電壓耐受能力的控制方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行控制領(lǐng)域，具體涉及一種采用超級(jí)電容提升風(fēng)電機(jī)組異常電壓耐受能力的控制方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]雙饋風(fēng)電機(jī)組由于定子直接聯(lián)網(wǎng)，使其易受電網(wǎng)電壓擾動(dòng)的影響，目前風(fēng)電并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)只強(qiáng)調(diào)了風(fēng)電機(jī)組的故障穿越能力，而對(duì)小值電網(wǎng)電壓驟降、低、高電壓耐受方面的要求不足，事實(shí)證明，這些方面同樣對(duì)雙饋風(fēng)電機(jī)組的連續(xù)運(yùn)行產(chǎn)生較大影響。
[0005]在小值電網(wǎng)電壓跌落方面，一般采用主動(dòng)滅磁、暫態(tài)電壓前饋、虛擬阻抗等控制手段來抑制雙饋機(jī)組轉(zhuǎn)子電流、母線過電壓，從而保證機(jī)組不進(jìn)入故障穿越狀態(tài)，但這種控制策略需要轉(zhuǎn)子變流器能提供足夠高的電壓才能實(shí)現(xiàn)，實(shí)際情況很難滿足。
[0006]在高、低電壓耐受方面，一般的要求是在-10%?10%之間可以正常運(yùn)行，對(duì)更低、或更高電壓情況下的運(yùn)行能力沒有具體要求。對(duì)于雙饋風(fēng)電機(jī)組，經(jīng)簡單分析可知，高電壓下變流器輸出電壓不足導(dǎo)致功率難以饋入電網(wǎng)；低電壓下變流器易產(chǎn)生過流，同時(shí)，機(jī)/網(wǎng)變流器容量不均衡還會(huì)導(dǎo)致母線電壓升高，觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作，通過變速-變槳的方式進(jìn)行主動(dòng)減載是緩解低電壓過載的一種方法。在電網(wǎng)電壓小值跌落情況下，目前多采用控制策略抑制轉(zhuǎn)子過電流，這種方法需要轉(zhuǎn)子變流器能夠提供足夠的電壓，并且控制模型需要足夠精確才能體現(xiàn)出效果，這在實(shí)際中是很難實(shí)現(xiàn)的。
[0007]在高、低電壓耐受方面，目前還沒有兼顧兩者、較為完善的技術(shù)，針對(duì)低電壓情況，雖然通過變槳-變速進(jìn)行主動(dòng)減載理論上可以防止變流器過載，但考慮電壓波動(dòng)是頻繁事件，這種氣動(dòng)減載方案無疑增大了機(jī)組載荷，影響其使用壽命。
[0008]現(xiàn)有的一種基于超級(jí)電容器和蓄電池混合儲(chǔ)能的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過控制雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁，從而達(dá)到控制雙饋電機(jī)定子側(cè)輸出的功率的特性，該方案的不足之處是勵(lì)磁控制算法本身非常復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)難度大、成本高昂，且風(fēng)機(jī)故障期間由于轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的短時(shí)切出特性，無法完成對(duì)機(jī)組的有效控制。
[0009]另外還有一種采用超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越能力的裝置。該方案中超級(jí)電容主要針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)故障期間低電壓穿越所采用，無法根據(jù)調(diào)度指令完成正常運(yùn)行期間的功率調(diào)節(jié)。此外，該方案需要在風(fēng)電場(chǎng)中專門設(shè)置低電壓穿越控制系統(tǒng)，存在實(shí)施投入較多，占用場(chǎng)地較大等問題，未給出相應(yīng)的運(yùn)行控制策略。
[0010]因此，需要提供一種采用超級(jí)電容提升風(fēng)電機(jī)組異常電壓耐受能力的控制方法，以解決直流母線暫態(tài)不穩(wěn)定，機(jī)組間斷運(yùn)行的問題。
[0011]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種采用超級(jí)電容提升風(fēng)電機(jī)組異常電壓耐受能力的控制方法來能夠保證直流母線暫態(tài)穩(wěn)定，保證機(jī)組不間斷運(yùn)行。
[0013]采用超級(jí)電容提升風(fēng)電機(jī)組異常電壓耐受能力的控制方法，所述控制方法具體為:SI，在采用超級(jí)電容提升風(fēng)電機(jī)組異常電壓耐受能力的控制系統(tǒng)中裝入超級(jí)電容，所述系統(tǒng)包含依次連接的風(fēng)輪、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、變流器和crowbar保護(hù)，還包括與電網(wǎng)連接的箱變，所述超級(jí)電容加裝在所述變流器的直流母線上，所述超級(jí)電容通過DC-DC變換器與風(fēng)機(jī)變流器的直流母線相連；
S2，對(duì)加入所述超級(jí)電容的儲(chǔ)能系統(tǒng)和所述變流器進(jìn)行集成系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制:檢測(cè)電網(wǎng)電壓是否發(fā)生故障；電網(wǎng)電壓故障后檢測(cè)直流母線電壓是否超過限制；電網(wǎng)電壓標(biāo)志位置為“異?！?；集成系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制按“異?！边M(jìn)行控制;檢測(cè)電網(wǎng)電壓是否恢復(fù)到合理范圍；電網(wǎng)電壓標(biāo)志位置為“正?！?；集成系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制按“正?！边M(jìn)行控制；回到檢測(cè)電網(wǎng)電壓是否發(fā)生故障的步驟上。
[0014]優(yōu)選地，所述集成系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的控制對(duì)象包括雙饋風(fēng)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)變換器和超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)。
[0015]優(yōu)選地，所述雙饋風(fēng)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)變換器的控制為:根據(jù)電網(wǎng)電壓標(biāo)志位網(wǎng)側(cè)變流器根據(jù)電網(wǎng)電壓標(biāo)志位，包括“正常工況”和“異常工況”兩個(gè)模式；當(dāng)電網(wǎng)電壓水平在允許范圍內(nèi)時(shí)，網(wǎng)側(cè)變流器控制直流母線恒定，此時(shí)為“有功優(yōu)先控制”模式，同時(shí)可以提供一定的無功/電壓輔助控制；當(dāng)電網(wǎng)電壓異常時(shí)，網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn)行策略切換，不再控制母線電壓，此時(shí)為“無功優(yōu)先控制”模式，根據(jù)高、低電壓情況選擇“欠勵(lì)”和“過勵(lì)”運(yùn)行模式，具體為，
在電網(wǎng)出現(xiàn)高電壓時(shí)，網(wǎng)側(cè)變流器主動(dòng)進(jìn)入欠勵(lì)狀態(tài)，在滿足視在容量約束下，注入一定的有功功率；
在電網(wǎng)出現(xiàn)低電壓時(shí)，網(wǎng)側(cè)變流器主動(dòng)進(jìn)入過勵(lì)狀態(tài)，支撐電網(wǎng)電壓，在滿足視在容量約束下，注入一定的有功功率。
[0016]優(yōu)選地，所述超級(jí)電容的儲(chǔ)能裝置控制策略主要有兩部分組成:b00st控制和buck控制，所述boost控制為直流母線電壓控制，所述buck控制為超級(jí)電容電壓控制，當(dāng)檢測(cè)到直流母線超過“設(shè)定值I”時(shí),boost模式啟動(dòng)，否則buck模式工作。
[0017]本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果:
本發(fā)明提供的一種采用超級(jí)電容提升風(fēng)電機(jī)組異常電壓耐受能力的控制方法，可用于提升雙饋風(fēng)電機(jī)組的故障運(yùn)行能力，該方案整體解決了雙饋風(fēng)電機(jī)組抵御電網(wǎng)電壓小值暫態(tài)擾動(dòng)、高/低電壓下的連續(xù)運(yùn)行問題，基本不改變風(fēng)電機(jī)組原有控制策略，控制結(jié)構(gòu)、算法簡單可靠，效果好，不會(huì)對(duì)風(fēng)電機(jī)組其它部件的運(yùn)行和使用壽命產(chǎn)生影響。
[0018]
【附圖說明】
[0019]下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0020]圖1是本發(fā)明采用超級(jí)電容提升風(fēng)電機(jī)組異常電壓耐受能力控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1中的加了超級(jí)電容的儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明采用超級(jí)電容提升風(fēng)電機(jī)組異常電壓耐受能力控制方法的集成系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制流程圖；
圖4是圖3中的網(wǎng)側(cè)變流器的控制模式圖；
圖5是圖3中的超級(jí)電容的控制模式圖。
[0021]
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了清楚了解本發(fā)明的技術(shù)方案，將在下面的描述中提出其詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。顯然，本發(fā)明實(shí)施例的具體施行并不足限于本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述如下，除詳細(xì)描述的這些實(shí)施例外，還可以具有其他實(shí)施方式。
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0024]本發(fā)明實(shí)施例提供一種采用超級(jí)電容提升風(fēng)電機(jī)組異常電壓耐受能力的控制方法，結(jié)合圖1-圖5，圖1是本發(fā)明采用超級(jí)電容提升風(fēng)電機(jī)組異常電壓耐受能力控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)示意圖，為加裝超級(jí)電容后的雙饋風(fēng)電機(jī)組主電路系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖，包含風(fēng)輪、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、變流器、crowbar保護(hù)以及箱變。
[0025]—種采用超級(jí)電容提升風(fēng)電機(jī)組異常電壓耐受能力的控制方法來能夠保證直流母線暫態(tài)穩(wěn)定，保證機(jī)組不間斷運(yùn)行。
[0026]采用超級(jí)電容提升風(fēng)電機(jī)組異常電壓耐受能力的控制方法，所述控制方法具體為:SI，在采用超級(jí)電容提升風(fēng)電機(jī)組異常電壓耐受能力的控制系統(tǒng)中裝入超級(jí)電容，所述系統(tǒng)包含依次連接的風(fēng)輪、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、變流器和crowbar保護(hù)，還包括與電網(wǎng)連接的箱變，所述超級(jí)電容加裝在所述變流器的直流母線上，所述超級(jí)電容通過DC-