低电压穿越技术在双馈风力发电机组中的应用
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双馈风力发电机组低电压穿越技术的应用风力发电是目前世界上最具有开发价值的可再生能源利用技术之一,近年来风力发电快速发展,大型风电场的并网运行已经成为风力发电发展的主流。
风电场的并网运行也给并网和风电机组的运行安全带来了新课题,风力发电的随机性和不稳定可能给电网安全平稳运行带来不利因素,反过来电网运行的波动也会给风电机组的安全带来危害。
例如当电网的运行电压过低时,并网运行的风电机组如果不及时动作就可能严重受损,同时也影响电力系统的运行稳定性。
风电机组低电压穿越(LVRT)能力是指当端电压降低到一定值的情况下,风电机组不脱离电网继续维持运行的能力,这种运行有时甚至还可以为系统提供一定无功支持以帮助电网系统恢复电压。
本文准备在分析低电压事件对双馈风电机组影响的基础上,提出一种基于软件控制的软穿越功能和基于硬件实现LVRT的控制方式,利用这种技术可以避免电网电压突降对风电机组的不利影响。
1 LVRT要求德国电网公司提出的LVRT要求如图1。
图1 E ON LVRT曲线该公司的标准明确指出了当端电压跌落到多少幅值时风力发电机组可以脱网以及与电网维持连接多长时间可以脱网的具体要求。
对于采用双馈感应发电机的风电机组系统,当电网发生故障电压跌落时,双馈电机定子的电流将会增大,并在转子侧感应出较大的电流。
如果电网电压跌落较少,那么通过增大电流调节器的带宽可以限制电流上升,但是若电压跌落的幅度较大,那么转子侧的过电流会损坏直接串接在转子回路上的变流器内部功率器件,即使此时封锁转子侧变流器脉冲,转子电流也会通过续流二极管,造成变流器直流回路(变流器直流电路)电压升高,网侧变流器如果不能快速将能量送至电网,过电压就会导致母线电容损坏。
也就是说,电网电压跌落对于双馈风电机组主要会产生两种结果。
第一种结果,由于双馈变速风电机组在转子侧装有转子短路保护装置,电网电压的跌落导致转子侧电流或变流器直流电路电压超过限值规定时间后,转子侧变流器被转子短路保护装置旁路,但是机组的电网侧变流器仍与电网相连。
双馈式风力发电机低电压穿越技术分析柳旭摘要:近年来,随着我国经济的发展,我国各行各业对电能的需求量逐渐上升,为了满足工业和生活用电,我国开始利用风能发电。
目前,随着双馈式风力发电机应用逐渐增多,应用逐渐广泛,为了保障供电的稳定性,发电厂技术人员必须要研究低电压穿越技术来保障发电机的稳定性。
本文就双馈式风力发电机低电压穿越技术进行分析,在介绍低电压穿越技术的基础上,阐释了双馈式风力发电机运行中存在的问题,并介绍了低压穿越技术在双馈式风力发电机上的应用,以供参考。
关键词:双馈式风力发电;低电压穿越技术;实现方法近年来,风能作为清洁能源得到了广泛的重视,风能逐渐被应用在了众多的领域。
目前,利用风能发电成为了我国供电的主要方式,而双馈式风力发电机由于变速运行、变流器容量小等优点被广泛地应用。
但是,在长期的运行过程中,双馈式风力发电机在电网故障处理方面仍然有一些缺陷,例如忽略了定子磁链的暂态过程,导致定子磁链定向不准确,这会降低控制效果。
为此,为了避免故障的发生,在风力发电机运行过程中,其必须要借助低电压穿越技术,以保证供电稳定性和风力发电机的良好运行。
一、低电压穿越技术的介绍所谓低电压穿越技术就是指在风力机并网点电压跌落的时候,可以保障正常的并网,甚至可以在并网的过程中,为电网提高一定的无功功率以帮助电网恢复正常,从而帮助风力机“穿越”低电压时间的技术。
现阶段,主要使用的风力发电技术有定桨距调节风电技术、变桨距调节风电技术、主动失速调节技术和变速恒频风力发电技术。
目前,变速恒频风力发电技术能够追踪最大风能,且运行范围较广,其得到了广泛的应用。
该技术的使用需要借助交流励磁双馈发电机或永磁发电机。
双馈感应发电机最常用的数学模型是在d,q坐标系下的5阶模型,数学模型为μds=pΨds-ω1Ψqs-Rsidsμqs=pΨqs-ω1Ψds-Rsiqs(1)μdr=pΨdr-ω1Ψqr-Rridrμqr=pΨqr-ω1Ψdr-Rriqr(2)其中,μ、i、Ψ分别为电压、电流和磁链,L、R分别为电感和电阻,ω1为定子同步电角速度,下标d,q分别表示d,q轴分量。
浅析双馈式风力发电机低电压穿越技术双馈式风力发电机是一种常见的风力发电机类型,其具有低启动转矩、高风能利用率和良好的可调谐性等特点,因此在风力发电行业中得到了广泛的应用。
双馈式风力发电机在发电过程中可能会遇到低电压穿越的问题,这种情况在风力发电系统中并不少见,因此针对双馈式风力发电机低电压穿越技术的研究和分析具有重要的意义。
双馈式风力发电机低电压穿越技术主要是指当风速下降,风力发电机所受的风能也会减小,导致风力发电机输出电压下降,当输出电压降至一定水平以下时,会影响风力发电机的正常运行,甚至会导致系统的停机。
研究双馈式风力发电机在低电压工况下的性能和运行特性对于提高风力发电系统的可靠性和稳定性具有重要的意义。
双馈式风力发电机低电压穿越技术涉及到的主要问题是风力发电机的控制策略和控制逻辑。
在低电压工况下,风力发电机需要根据实际情况采取相应的控制策略,以保证风力发电机的正常运行并最大限度地利用风能。
一种常见的控制策略是采用双馈风力发电机转子侧变流器的控制方式,即通过调节转子侧变流器的参数来调整转子的功率因数,以保证风力发电机在低电压工况下仍能保持较高的输出功率和效率。
双馈式风力发电机低电压穿越技术还涉及到风力发电机的电气保护和安全控制。
在低电压工况下,风力发电机容易发生电气故障和过载现象,因此需要采取相应的电气保护措施来保护风力发电机的安全运行。
还需要针对低电压穿越情况制定相应的安全控制策略,以避免因电压过低导致的系统故障和停机情况。
针对双馈式风力发电机低电压穿越技术的研究还需要对其性能进行分析和评估。
通过对双馈式风力发电机在低电压工况下的功率特性、效率特性和稳定性进行分析和评估,可以为风力发电系统的设计和运行提供重要的参考依据。
还可以通过对双馈式风力发电机在低电压工况下的性能进行模拟和仿真研究,来验证控制策略和电气保护措施的有效性和可靠性。
双馈式风力发电机低电压穿越技术是风力发电领域的重要研究方向,其研究对于提高风力发电系统的可靠性和稳定性具有重要的意义。
1 引言目前,在欧洲一些风力发电技术领先的国家如丹麦、德国等已经相继制定了新的电网运行规则:要求只有当电网电压跌落低于规定的曲线后才能脱网,当电压在一定范围内时,风力发电机组应该向电网提供无功功率支持,从而使电网尽快的恢复稳定状态。
其中最著名的当属德国E.ON公司的标准,如图1所示,图中阴影部分表示风电机组在不脱网的情况下还需向电网提供一定的无功支持。
对于DFIG在电网故障情况下低电压穿越技术(LVRT)的研究已经成为当前风力发电领域一大热点[1]。
电网电压的骤降会引起双馈发电机定子绕组电流的增加,由于定子和转子之间存在强耦合关系,这个电流也会涌入转子回路和交流变频器,致使直流侧母线电压升高,机侧变流器的电流以及有功、无功功率都会发生振荡,同时引起转子回路产生过电压,过电流。
过电流会损坏变换器,而过电压会损坏发电机的转子绕组[2]。
本文从建立双馈感应风力发电机在定子电压跌落情况下的暂态数学模型出发,详细探讨了DFIG系统在电网故障情况下实现低电压穿越的各种应对措施,以期对我国将来风力发电运行标准的制定有所帮助。
图1 E.ON标准中规定的风力发电低电压运行能力曲线2 电网故障情况下DFIG的暂态数学模型一般情况下,当电网电压跌落时,定子三相电压对称跌落的过程可看作在定子端突加一组与原端电压大小相等、相位相反的三相电压过程。
于是,根据叠加原理可知,定子短路电流的空间向量为:。
式中,为定子电压跌落前定子稳态电流的空间向量;为定子端突加反向的三相电压所产生的定子电流空间向量。
3 LVRT的实现方法通常情况下,针对电网故障的严重程度应采取不同的应对措施。
当电网电压跌落幅度不大时,应当考虑采用改进控制策略使DFIG渡过电压的跌落;当出现大值电压跌落时,目前国外采用的最有效的方法是增加硬件电路以防止损坏转子侧变换器[3]。
3.1 转子侧变换器的LVRT实现方法从转子侧变换器来说可实现双馈式风力发电机低电压穿越(LVRT)的方法主要有3种:①基于Crowbar保护电路的实现方法;②改进DFIG的励磁控制策略;③在转子侧串联电阻。
浅析双馈式风力发电机低电压穿越技术双馈式风力发电机是现代风力发电系统中常用的一种发电机类型。
它采用双回路结构,在主回路中,由于受制于转子功率控制器的限制,风力发电机输出功率只能达到额定功率的一部分。
而在副回路中,通过转子功率控制器和电力电子器件,将风力发电机的剩余功率变成电网中的有功电能注入。
这种结构能够提高风力发电机的转子利用率,提高发电效率。
低电压穿越技术是双馈式风力发电机的一项重要技术。
当电网电压下降到很低的电压水平时,风力发电机的输出电压也将跟随下降,甚至低于电网的电压水平,导致电网无法接受发电机的输电。
为了解决这个问题,双馈式风力发电机采用了低电压穿越技术。
低电压穿越技术是指在电网电压降低到一定程度时,通过改变转子功率控制器的控制策略,使风力发电机调整输出电压,能够维持在一个较低的电压水平,以保持与电网的连接稳定。
有两种主要的低电压穿越技术:无功电压提升和有功限制。
无功电压提升是通过转子功率控制器调整转子侧电容的容量,改变发电机输出电压和功率因数的关系。
当电网电压下降时,转子功率控制器会主动提高转子侧的电容容量,从而改变发电机的功率因数,将发电机的无功功率提高,而有功功率相对减少。
这样可以使发电机的输出电压维持在一个较低的水平,保持与电网的连接稳定。
低电压穿越技术的实施需要转子功率控制器具备较高的响应速度和精度,以便能够及时调整发电机的输出电压。
还需要合理的控制算法和保护措施,以保证风力发电机和电网的安全运行。
双馈式风力发电机低电压穿越技术是提高风力发电机转子利用率和发电效率的重要手段。
它能够在电网电压下降时,通过调节发电机的输出电压和功率因数,维持与电网的连接稳定。
这对于风力发电系统的安全运行具有重要意义。
浅析双馈式风力发电机低电压穿越技术一、双馈式风力发电机简介双馈式风力发电机是一种能有效调节转子速度的风力发电机,其主要特点是在转子绕组中引入了一个次级电流,较大地提高了发电机的转矩与功率因数,从而提高了风力发电机的整体性能。
与传统的固定式风力发电机相比,双馈式风力发电机有着更高的风能利用效率和更好的低电压穿越能力。
其工作原理主要是通过定子绕组的多级变压器和双馈路,使得风力发电机能够在较低的电网电压下继续运行,从而提高了风电的可靠性和稳定性。
1. 低电压穿越现象在一些特殊情况下,比如电网故障或者风速急剧下降等情况下,风力发电系统所接入的电网电压可能急剧下降,甚至出现短暂的停电情况。
针对这种情况,传统的固定式风力发电机可能因为电网电压下降而无法继续正常运行,甚至发生机组停机。
而双馈式风力发电机则能够通过其特有的双馈路和多级变压器的设计,使得发电机能够在较低的电网电压下继续运行,从而避免了由于电网电压下降而引起的停机现象,提高了风力发电系统的可靠性。
双馈式风力发电机低电压穿越技术的主要原理是通过其次级电流的调节,使得风力发电机能够在电网电压下降的情况下,自动地调节转子速度和输出功率,以保证发电机的安全稳定运行。
具体来说,当电网电压下降时,通过次级电流的调节,可以在一定程度上提高转子的磁场励磁,从而提高发电机的输出功率,使得风力发电系统在低电压情况下仍能够继续正常运行。
双馈式风力发电机低电压穿越技术具有以下几点优势:(1)提高了风力发电系统的可靠性和稳定性。
在电网电压下降的情况下,双馈式风力发电机可以通过调节次级电流和转矩,使得发电机能够在较低的电网电压下继续运行,避免了由于电网电压下降而引起的停机现象,提高了风力发电系统的可靠性。
(2)提高了风能的利用效率。
通过低电压穿越技术,双馈式风力发电机可以在较低的电网电压下继续正常运行,保证了风能的稳定利用,提高了风力发电系统的整体性能。
(3)降低了对电网的影响。
浅析双馈式风力发电机低电压穿越技术双馈式风力发电机在风电场中使用越来越广泛,具有功率大、转速调节范围宽广、响应迅速等优点,但在低电压条件下运行时,容易出现穿越现象,严重影响了风电场的稳定运行。
因此,针对双馈式风力发电机的低电压穿越问题,人们提出了许多解决方案,其中较为常见的有功率控制策略、双馈式风力发电机容量调整策略、控制双馈式风力发电机的电动机及逆变器等。
功率控制策略是一种经济、简单的方法,通过调整风力发电机的输出功率实现防止低电压穿越现象。
具体方法是当电网电压下降时,风力发电机通过控制转子的转速,降低输出功率,从而防止其穿越。
然而,在实际应用中,这种方法存在着一定的缺陷,容易造成浪费风能现象,降低风电场的发电效率。
双馈式风力发电机容量调整策略是一种改进的方法,其思路是调整双馈式风力发电机的容量,提高其在低电压条件下的适应性,从而避免低电压穿越问题的出现。
这种方法比较灵活,容易操作,无需改变发电机的结构,但是实现上需要配备相应的控制器以及一定的调试成本。
另外,这种方法不能完全避免低电压穿越现象的出现,因此还需要配合其他控制策略的使用。
控制双馈式风力发电机的电动机及逆变器是一种相对较为复杂的方法,其思路是通过调整电动机及逆变器的控制方式,实现对发电机输出电流的调节,从而防止低电压穿越现象的发生。
这种方法虽然实现难度较大,但具有较高的控制精度和稳定性,可适用于各种不同类型的风力发电机。
同时,由于其控制精度高,可以有效防止风电场的系统失稳问题。
总之,解决双馈式风力发电机低电压穿越问题是一个复杂而又关键的技术问题,需要在实际应用中不断进行探索和实践。
各种控制策略的使用可以相互补充、协同作用,提高风电场的运行效率和稳定性,实现可持续发展。
双馈式风力发电机低电压穿越技术探讨作为一种重要控制技术,低电压穿越技术对于保证双馈式风力发电机运行的安全性和可靠性具有重要作用。
本文首先介绍了双馈式发电机的结构组成和低电压特性,然后具体探讨了风机的低电压穿越技术,以期为相关技术与研究人员提供参考。
标签:双馈式;风力发电机;低电压穿越技术在风力发电机机组内,当系统电压出现微小跌落式,原有控制方法会使机组自动同电网解裂,以避免设备发生事故。
然而因风电穿透功率的不断增加,电网在出现电压跌落时,原有的控制方式会造成系统失去一些电源,继而引发更为剧烈的电压跌落,更多机组会退出工作系统,最终造成电网状态的破坏。
低电压穿越就是指在系统电压出现跌落后,机组在保证设备无损坏的同时,不再通过与电网解裂,而是向系统提供定量的无功支持以促进系统电压恢复的过程。
因此,加强有关机组低压穿越技术的探讨,对于改善机组的运行质量具有重要的现实意义。
一、双馈式发电机的结构组成及低电压特性1、结构组成双馈式异步发电机的定子侧同电网直接连接,转子侧采用三相堆成绕组,通过交-直-交变频器连接到电网上,以向发电机提供交流励磁。
转子励磁的电流频率、相位及幅值等都可以进行调整。
风力发电机组利用变桨系统使风能转换为机械能,再通过发电机及齿轮箱等转化为电能,利用变频器对转子励磁进行控制以完成风机变速恒频的发电过程。
[1]2、低电压特性低电压穿越不仅能保证机组设备的安全,且能在系统故障期间大量提供无功支持,以促进系统电压恢复。
通过分析双馈式风力发电机在系统电压跌落后的暂态反应可研究设备安全保护过程。
(1)在系统发生对称故障时,电网电压会出现不同幅度的跌落,因双馈发电机的定子绕组直接连接到电网上,发电机的电动势保持稳定的同时则必然会造成定子电流的增加,因定子磁链需缓慢变化,进而会形成一个暂态直流分量以保证磁链的连续性,在时间推移过程中直流分量会按照指数形式不断衰减。
根据系统电压跌落后转子的侧短路状态,通过定量分析转子暂态电流和仿真研究发现在电网电压跌落程度不同时,转子暂态电流中的交流分量和定子暂态电流中的直流分量大小主要取决于电压跌落的幅度。
94内蒙古石油化工2014年第7期低电压穿越技术在双馈风力发电机组中的应用王有荣,王媛,牛问涛,王宝清(内蒙古国电新能源有限公司,内蒙古呼和浩特010010)摘要:随着风力发电机组装机容量的急剧增加,对电网稳定性的影响越来越大.为了提高风电接入电网的电能质量.确保电力系统的安全稳定运行,要求风力发电机组必须具备低电压穿越(L V R T )功能。
介绍了L V I t T 技术的发展;阐述了低电压事件对双馈风电机组的影响;详细分析了双馈风力发电采用软硬件互相支持的方式,实现低电压穿越的应用技术方法;最后对L V R T 的发展进行了展望。
关键词:双馈风力发电机组;风电机组低电压穿越(LV R T );双馈感应电机(D FI G )中图分类号:T M 315文献标识码:A文章编号:1006—7981(2014)07—0094一03近年来风力发电快速发展,大型风电场的并网运行已经成为风力发电发展的主流。
风电场的并网运行也给电网和风电机组的运行安全带来了新课题.风力发电的随机性和不稳定可能给电网安全平稳运行带来不利因素,反过来电网运行的波动也会给风电机组的安全带来危害。
例如当电网的运行电压过低时,并网运行的风电机组如果不及时动作就可能严重受损.同时也影响电力系统的运行稳定性。
下面分析低电压穿越技术在双馈风电机组上的应用:1风电机组低电压穿越(L V R T)的能力是指在风力发电机并网点电压跌落的时候,风机能够保持低电压穿越并网,甚至向电网提供一定的无功功率.支持电网恢复,直到电网恢复正常.从而“穿越”这个低电压时间(区域)。
L V R T 是对并网风机在电网出现电压跌落时仍保持并网的一种特定的运行功能要求。
不同国家(和地区)所提出的L V R T 要求不尽相同。
目前相继制定了新的电网运行准则,定量地给出了风电系统离网的条件(如最低电压跌落深度和跌落持续时间),只有当电网电压跌落低于规定曲线以后才允许风力发电机脱网,当电压在凹陷部分时.发电机应提供无功功率。
这就要求风力发电系统具有较强的低电压穿越能力,同时能方便地为电网提供无功功率支持。
2电网对风电机组低电压穿越(L V R T)的基本要求2.1对于风电装机容量的要求对于风电装机容量占其他电源总容量比例大于5%的省(区域)级电网.风电场低电压穿越要求该电网区域内运行的风f 乜场应具有低电压穿越能力。
上图为对风电场的低电压穿越要求。
图1低电压穿越标准曲线图①风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至20%额定电压时能够保证不脱网连续运行625m s 的能力;②风电场并网点电压在发生跌落后2s 内能够恢复到额定电压的90%时,风电场内的风电机组能够保证不脱网连续运行。
2.2对不同故障类型的也有考核要求①当电网发生三相短路故障引起并网点电压跌落时,风电场并网点各线电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时,场内风电机组必须保证不脱网连续运行;风电场并网点任意相电压低于或部分低于图中电压轮廓线时.场内风电机组允许从电网切出。
②当电网发生两相短路故障引起并网点电压跌落时,风电场并网点各线电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时,场内风电机组必须保证不脱网连续运行;风电场并网点任意相电压低于或部分低于图中电压轮廓线时,场内风电机组允许从电网切出。
⑧当电网发生单相接地短路故障引起并网点电压跌落收稿日期:2014—01—20作者简介:王有荣(1964~),男。
毕业于内蒙古工业大学。
高级工程师.中共党员.现任内蒙古国电新能源有限公司副总经理。
L Lm 亿m &¨m n n一。
音净夏2014年第7期王有荣等低电压穿越技术在双馈风力发电机组中的应用95时,风电场并网点各相电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时,场内风电机组必须保证不脱网连续运行;风电场并网点任意相电压低于或部分低于图中电压轮廓线时,场内风电机组允许从电网切出。
3低电压穿越技术在双馈风力发电机组的原理分析与应用在外部系统发生短路故障时,双馈电机定子电流增加,定子电压和磁通突降,在转子侧感应出较大的电流。
转子侧变流器直接串连在转子回路上,为了保护变流器不受损失,双馈风电机组在转子侧都装有转子短路器。
当转子侧电流超过设定值一定时间时,转子短路器被激活,转子侧变流器退出运行,电网侧变流器及定子侧仍与电网相连。
一般转子各相都串连一个可关断晶闸管和一个电阻器.并且与转子侧变流器并联。
电阻器阻抗值不能太大,以防止转子侧变流器过电压,但也不能过小,否则难以达到限制电流的目的,具体数值应根据具体情况而定。
外部系统故障清除后,转子短路器晶闸管关断,转子侧变流器重新投入运行。
在定子电压和磁通跌落的同时,双馈电机的输出功率和电磁转矩下降,如果此时风机机械功率保持不变则电磁转矩的减小必定导致转子加速,所以在外部系统故障导致的低电压持续存在时,风电机组输出功率和电磁转矩下降,保护转子侧变流器的转子短路器投入的同时需要调节风机桨距角,减少风机捕获的风能及风机机械转矩,进而实现风电机组在外部系统故障时的L V R T功能。
目前,风力发电技术领先的国家,如丹麦、德国、美国已经相继定量给出了风力发电系统的低电压穿越的标准。
我国电网公司也制定了低电压穿越L V R T标准曲线,从图l中曲线可以看出:曲线以上的区域是风电场需要保持同电力系统连接的部分,只有在曲线以下的区域才允许脱离电网。
风电场必须具有在电网电压跌落至额定电压20%能够维持并网运行625m s的低电压穿越能力;风电场并网点电压在发生跌落故障后2s内能够恢复到额定电压的90%时,风电场必须保持并网运行。
只有当电力系统出现在曲线下方区域所示的故障时才允许脱离电网。
一台具有LV R T功能风电机组必须同时具备以下功能:①在端电压剧烈波动期间仍可保持并网;②电压下降时,控制器可以通过蓄能装置(液压蓄能器或蓄电池)进行变桨,以防止风轮过速;③在电压波动期间,保护变流器和发电机免受高电压和高电流的损害;④暂时关闭可能因暴露在低电压下而受到损害或可能因电路断路器动作或熔丝动作而跳闸的非关键子系统。
双馈风电机组结构简图如图2所示,双馈感应电机(D FI G)定子侧直接与电网相连,变流器系统向转子侧提供励磁电流。
图2双馈风电机组结构简圉通过优化变流器系统的控制软件双馈风电机组可以实现LV R T功能,但如果在电网电压跌落至更低水平(如电网电压下降幅度超过额定电压的20%)时仍然要求风电机组保持运行不脱网,就必须增加发电机和变流器的容量,在敏感控制电路中使用不问断电源(U PS)和控制转子短路保护装置等,只有这样才能完全满足安全稳定运行的要求。
4低电压穿越L V R T控制的实现图3硬件实现L V R T示意框图当电网电压跌落至很低时,如下降幅度超过额定电压的20%,并网系统很可能出现故障阻碍风电机组向电网输送能量;这时如果风速不变,风轮吸收的机械能不变,那么风力机吸收的机械能只能作为转动动量以更高的风轮转速的形式被存储.如果增加的能量不能及时释放或存储,那么会导致发电机的转子超速,进而导致发电机跳闸脱网.同时电网的低电压所产生的过电流会导致熔丝熔断、断路器跳闸或过热等故障。
发电机可以存储磁能,当发电机端电压快速下降时,存储的磁能就会转化为过高电流.96内蒙古石油化工2014年第7期导致与发电机相连的变流器中的功率半导体器件失效。
为了在更苛刻条件下实现1。
V R T,双馈风电机组可以增加部分元件并辅以一定的控制策略,如图3所示。
当电网电压跌落时,采用不间断电源U PS向机组主控制器和机组所需其他电压等级(230V A C 和400V A C)的部件提供电源;为了在低电压事件中保护发电机,变流器包括转子短路保护装置电路由不间断电源供电,将发电机端的电压维持在容许范围内.必要时还应当停止对一个或多个非关键负载的供电,保护这些部件不受损害。
采用电机侧变流器控制器监测电机侧变流器的电流和变流器直流电路的电压,可以让电流限制电路及时采取措施防止低压导致的高电流造成的损害。
转子短路保护装置和电机侧变流器控制器是允许风电机组克服低电压事件并保持与电网同步的重要组成部分,可以有选择地从变流器或其他可能被过电流损害的组件中分流过电流,利用电机侧变流器控制器有选择地启动或停止转子短路保护装置.还可以使电机侧变流器中的电流维持在可接受的范围内;例如分流发电机转子和电机侧变流器的过电流,可以将变流器电流维持在安全范围。
主控制器主要用于对整个机组进行控制,包括启动和停止机组,控制发电机输出功率与风速匹配,控制叶片角度与风速匹配以防止超速,实现偏航对风等.通常主控制器可以由可编程控制器(PL C)或其他形式实现。
为了实现机组的L V R T功能,主控制器检测低电压情况并做出响应,当主控制器判断低电压事件发生时.可将变桨系统从低压配电系统供电模式切换至U PS供电模式,通过减小机械转矩防止风轮过速。
另外,对低电压的响应还包括切断机组非关键系统(如偏航系统)电源,以防止熔断器和断路器等发生故障,而其他负载如加热器和照明装置等对低压具有一定抵抗力.可以不需要断开电源。
投入U PS可以让变桨系统在电压跌落时作短时运行等待电网的电压恢复,还可以在电压降低时向一个或多个传感器供电,保证主控制器可以正常监测机组一些关键的运行点,并及时对超速等严重情况做出响应。
5实现低电压穿越I。
V R T控制流程图4是双馈风电机组实现LV R T功能的控制流程。
在发电机组的并网运行中,低电压检测系统根据接在发电机组的并网运行中,低电压检测系统根据接入电网方的具体要求预先设定合适的电压限值(电压的降低程度以额定电压的百分比定义)和低压持续时间,一旦电网电压低于设定的电压限值系统判定为低压事件.立即根受低压影响的严重等级选择部分器件把它们的供电电源切换为备用电源,目的是保证风电机组运行不脱网,保证主控制器和变流器系统能够采取相应的措施让机组在安全条件下运行,以及切断非关键部件的供电保证这些部件不被过高电流损害。
与此同时控制系统还要对发电机转子侧的电流进行监测,一旦电网的低电压持续时间超过设定限值,变流器控制器会启动转子短路保护装置以防功率器件损坏。
只有当低压事件结束后发电机输出功率被重新提升,主控制器才将系统切换至正常工作状态。
(:受D图4L V R T控制流程简图6结语低电压穿越(LV R T)在双馈风电机组中的应用,可以看出当电网电压跌落至较低水平时,采取软硬件互相支持的方式可以满足机组的低电压穿越功能,提高机组的输出能力和一定程度上稳定电网,有效提高机组输出的电能质量,在我们投运的风电场中得到了应用。
随着风电场装机容量的不断增大.电网已对风电机组低电压穿越LV R T技术提出标准要求,但风电场与发电机组并网运行的相关测试、环境评估也要越来越完善。