[实用新型]一种双馈风机用低电压穿越串联补偿装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种发电设备辅助保护装置，尤其涉及一种应用于双馈风机的低电压穿越时保护电子元器件正常工作的串联补偿装置。

背景技术

当今世界可再生能源利用率逐年上涨，近年来全球对其需求不断增加。其中风力发电发展最快，风力发电以其分布式风力发电系统无污染，发电设备安装简便，能够有效地提高风能的利用率、提高配电网的可靠性，目前被越来越广泛的运用于电网供电中，但是同时也对电网的影响越来越明显，低电压穿越技术（低电压穿越(LVRT)是指当电网故障或扰动引起风机并网点电压跌落时，在一定的电压跌落范围内，风电机组能够保持一定时间的不间断并网运行，并向电网提供无功功率直到电网恢复正常的技术）一直都是困扰着风力发电系统并网的一个重要问题。

风力发电系统中被大量使用到的是一种双馈异步风机，如图1所示，双馈异步风机实际上是由变流装置与绕线式异步感应发电机构成，异步发电机的转子绕组则通过背靠背变流器与电网连接，定子绕组经过变压器与电网直接相接。风电系统由三叶片风力机、轴系（机械传动系统）、发电机以及桨距角控制系统构成。该双馈异步风机的大功率电力电子器件结构复杂，系统的有功无功平衡最难实现，同样的双馈异步风机也存在低电压穿越技术问题。因为电压跌落会导致风电机组一系列的暂态过程，严重影响发电机本身以及整个控制系统的安全运行，因此对风机并网提出低电压穿越能力的技术要求是十分必要的，其要求如下：

1）在并网点电压跌落至15%的额定电压时，风电场能够维持0.625s并网运行。

2）如果并网点电压能够在发生跌落后的3s之内恢复到90%的额定电压，风电机组必须保持并网，并提供电压和功率支撑以满足要求，直到并网点电压恢复。

然而，在双馈异步风机的实际应用过程中现场工程师发现，在电网发生短路故障时，双馈风机并网点电压跌落，风机发出的有功功率无法及时送出，这将导致定子侧电流骤增电压突降，定子磁通的迅速降低会使得转子侧感应出高出额定电流1-2倍的过流。使得设置电压跌落深度达60%，发生故障持续时间为200ms的三相短路故障，在三相短路故障发生瞬间，转子冲击电流达到0.8kA，故障持续的200ms过程中转子持续过电流，故障结束瞬间出现幅值为0.6kA的转子冲击电流，故障结束后50ms内转子电流能够恢复正常，这种故障非常容易造成风机中的功率电力电子器件的损坏，导致风机整体停机事故。

实用新型内容

为了解决现有技术下的双馈异步风机在电网发生短路故障时而产生的一系列问题，本实用新型提供了一种双馈风机用低电压穿越串联补偿装置，以补偿电网电压为出发点，在并网点加设该串联补偿装置，将降低的电压又重新补回使得风机感受不到电压的跌落，同时该装置不仅需要补偿跌落的电网电压，同时也要为电网提供无功支撑，还要消耗风机无法向电网输送的有功功率以维持功率平衡，本实用新型的具体结构如下所述：

一种双馈风机用低电压穿越串联补偿装置，包括双馈风机配电网，其特征在于：

所述的双馈风机配电网与低电压穿越串联补偿装置组连接。

所述的低电压穿越串联补偿装置组由有3个低电压穿越串联补偿装置组成，各个低电压穿越串联补偿装置风别与双馈风机配电网的并网点连接。

根据本实用新型的一种双馈风机用低电压穿越串联补偿装置，其特征在于，所述的低电压穿越串联补偿装置包括动态电压补偿器和控制电路，其中动态电压补偿器与控制电路串联。

根据本实用新型的一种双馈风机用低电压穿越串联补偿装置，其特征在于，所述的控制电路其具体为一带有直流电容和变流器的有功电路，其中直流电容和变流器并联。

上述设计目的在于，补偿负荷电压的动态电压补偿器是以检测正常运行时的电网电压作为参考信号，与故障发生时的电压相比较产生差值作为控制信号，对与其连接的控制电路的变流器产生与差额相等的补偿电压，但是光有变流器不足以满足差额补偿电压，故在该变流器并联接一直流电容，将整个控制电路改装成一个足够支撑直流电压又能够为电网提供无功消耗风机输送的有功的电路。

使用本实用新型的一种双馈风机用低电压穿越串联补偿装置获得了如下有益效果：

1.本实用新型的一种双馈风机用低电压穿越串联补偿装置将加装于双馈风机配电网中，其设置的动态电压补偿器和控制电路能为电压恢复提供无功支撑同时又保护风机中的功率电力电子器件；