一種雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越保護(hù)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越保護(hù)方法，具體為：在雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的直流側(cè)電容旁并聯(lián)撬棒電路，當(dāng)電網(wǎng)故障發(fā)生之后啟用撬棒電路，使得故障后直流側(cè)電壓維持穩(wěn)定；其中，撬棒電阻大小采用電壓響應(yīng)優(yōu)劣評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)直流撬棒電阻對(duì)該指標(biāo)的影響來(lái)確定撬棒電阻的最優(yōu)值，以達(dá)到最優(yōu)的控制效果，使故障后直流側(cè)電壓更穩(wěn)定，恢復(fù)更迅速。本發(fā)明還進(jìn)一步提出在撬棒電路中串聯(lián)旁路電容，有效減小系統(tǒng)在故障之后電流電壓的恢復(fù)周期。
【專利說(shuō)明】一種雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越保護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，具體涉及一種雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越保護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，可再生能源的需求得到了廣泛的關(guān)注，而風(fēng)力發(fā)電因其優(yōu)勢(shì)越來(lái)越受到全世界的普遍重視，其中雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)是目前實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電的主要形式。然而當(dāng)電網(wǎng)電壓出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)(DFIG)系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)異常。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量的增加，以前將風(fēng)力發(fā)電機(jī)直接從電網(wǎng)中切除來(lái)應(yīng)對(duì)電網(wǎng)電壓突降的方法已不再適用。
[0003]撬棒技術(shù)(Crowbar)是實(shí)現(xiàn)DFIG在電網(wǎng)電壓跌落故障期間的存活能力(即DFIG的低電壓穿越能力)的一種有效手段。圖1是IGBT型撬棒保護(hù)電路，當(dāng)電網(wǎng)故障發(fā)生之后，撬棒保護(hù)電路投入運(yùn)行，此時(shí)，通過(guò)控制回路當(dāng)中二極管整流橋以及IGBT的作用將旁路電阻R等效接入轉(zhuǎn)子回路，使轉(zhuǎn)子側(cè)變換器被短路。撬棒電路中電阻的選擇成為了關(guān)鍵。電阻過(guò)小時(shí)，會(huì)無(wú)法限制故障發(fā)生時(shí)定子側(cè)耳電流；電阻過(guò)大時(shí)會(huì)導(dǎo)致直流母線電壓升高，損壞母線電容等器件。
[0004]目前有一些針對(duì)轉(zhuǎn)子側(cè)撬棒電路電阻的選擇進(jìn)行的研究工作，例如:
[0005]1.朱曉東，石磊，陳寧，朱凌志，劉皓明，劉雋.考慮Crowbar阻值和退出時(shí)間的雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越，電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2010，34(18):84-89.[0006]2.徐殿國(guó)，王偉，陳寧.基于撬棒保護(hù)的雙饋電機(jī)風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越動(dòng)態(tài)特性分析[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2010，30 (22): 29-36.[0007]3.Yuan Ren and Wei Zhang, “A novel control strategy of an active crowbarfor DFIG-based wind turbine during grid faults, ” in Proc.0f IEEE InternationalElectric Machines&Drives Conference, Aug.2011, pp.1137-1142.[0008]以上的研究都取得了不錯(cuò)的成果，同時(shí)專利CN101621204A中也公開(kāi)了一種用于雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越的撬棒電阻設(shè)計(jì)方法，但上述工作著重關(guān)注了撬棒電阻阻值對(duì)于系統(tǒng)保護(hù)的限制，而很少關(guān)注撬棒電路阻值對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的優(yōu)化。同時(shí)對(duì)于僅僅依靠撬棒電路對(duì)系統(tǒng)保護(hù)存在較大的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越保護(hù)方法，采用電壓響應(yīng)優(yōu)劣評(píng)價(jià)指標(biāo)，評(píng)估故障后DFIG的運(yùn)行特性，進(jìn)一步通過(guò)直流撬棒電阻對(duì)該指標(biāo)的影響來(lái)確定撬棒電阻的最優(yōu)值，以達(dá)到最優(yōu)的控制效果。
[0010]一種雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越保護(hù)方法，具體為:在雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的直流側(cè)電容旁并聯(lián)撬棒電路，當(dāng)電網(wǎng)故障發(fā)生之后啟用撬棒電路，使得故障后直流側(cè)電壓維持穩(wěn)定；所述撬棒電阻阻值按照如下方式確定:[0011]確定直流側(cè)母線電壓偏離造成的動(dòng)態(tài)指標(biāo)變化量IndeX_Vd。=K / a2|Hrf|dt，其中，K為比例系數(shù)，a 2為電壓值權(quán)重，vd。為直流母線的電壓，VMf為轉(zhuǎn)子直流側(cè)電壓的基準(zhǔn)值，t為時(shí)間變量；
[0012]將直流母線的電壓Vde等值為撬棒電阻電壓，從而將動(dòng)態(tài)指標(biāo)變化量IndeX_Vd。=KJa21 Vdc-Vref I dt轉(zhuǎn)化為與撬棒電阻Rcmw相關(guān)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)變化量；
[0013]以與撬棒電阻Rcrat相關(guān)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)變化量最小為目標(biāo)，確定撬棒電阻
【權(quán)利要求】
1.一種雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越保護(hù)方法，具體為:在雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的直流側(cè)電容旁并聯(lián)撬棒電路，當(dāng)電網(wǎng)故障發(fā)生之后啟用撬棒電路，使得故障后直流側(cè)電壓維持穩(wěn)定，其特征在于，所述撬棒電路中的撬棒電阻阻值按照如下方式確定: 確定直流側(cè)母線電壓偏離造成的動(dòng)態(tài)指標(biāo)變化量IndeX_Vd。= κ/α21 Vdc-Vref | dt，其中，K為比例系數(shù)，a 2為電壓值權(quán)重，Vdc為直流母線的電壓，Vref為轉(zhuǎn)子直流側(cè)電壓的基準(zhǔn)值，t為時(shí)間變量； 將直流母線的電壓Vd。等值為撬棒電阻電壓，從而將動(dòng)態(tài)指標(biāo)變化量Index_Vd。=KJa21 Vdc-Vref I dt轉(zhuǎn)化為與撬棒電阻Rcmw相關(guān)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)變化量； 以與攝棒電阻Rraw相關(guān)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)變化量最小為目標(biāo)，確定攝棒電阻
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越保護(hù)方法，其特征在于，還在所述撬棒電阻所在電路上串聯(lián)一個(gè)電容，用于減小系統(tǒng)在故障之后電流電壓的恢復(fù)周期。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越保護(hù)方法，其特征在于，所述電容值按照如下方式確定: 令從轉(zhuǎn)子側(cè)看到的轉(zhuǎn)子衰減時(shí)間常數(shù)為零，則電容
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越保護(hù)方法，其特征在于，所述電容值按照如下方式確定: 將所述與撬棒電阻Rcrat相關(guān)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)變化量中的撬棒電阻Rcrat被替代為電容所在回路的等效阻抗，再以替代后的動(dòng)態(tài)指標(biāo)變化量最小為目標(biāo)，求取電容值。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越保護(hù)方法，其特征在于，所述電容值按照如下方式確定: 以故障之后的轉(zhuǎn)子電流所需的安全限制范圍為約束條件，確定電容值C的取值范圍為
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK103855720SQ201410040909
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】徐偉, 賈宏杰, 王茂澤, 曲榮海 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)