[发明专利]一种全功率风电系统的电网故障穿越方法和装置

权利要求书

1.一种全功率风电系统的电网故障穿越方法，其特征在于，包括：

对全功率风电系统的电网电压进行故障诊断；

在诊断出电网电压发生三相平衡跌落故障后，实时检测电网电压是否在低压状态下跌落稳定；当检测到电网电压在低压状态下跌落稳定时，根据电网电压的跌落幅度对网侧变流器进行容性无功功率补偿控制；

在诊断出电网电压发生三相平衡骤升故障后，实时检测电网电压是否在高压状态下骤升稳定；当检测到电网电压在高压状态下骤升稳定时，判断网侧变流器是否处于调制状态；若网侧变流器处于调制状态，根据电网电压的骤升幅度对网侧变流器进行感性无功功率补偿控制；若网侧变流器处于过调制状态，对网侧变流器的功率开关管驱动信号进行强制封锁；

其中，在电网跌落或骤升的故障穿越响应过程中，所述全功率风电系统中的撬棒电路根据检测到的直流电压值和设定的直流电压滞环宽度进行Bang-Bang控制，以卸荷机侧馈入直流侧的多余能量，并有效抑制电网骤升引起的直流电压泵升，使直流电压稳定在设定的安全阈值范围内；为降低撬棒的动作频率，减少撬棒功率开关器件的电压与电流应力，控制所述机侧变流器由功率或转矩跟踪模式切入到限功率运行模式，同时设置机侧的最大功率限幅等于网侧实际输出的有功功率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对全功率风电系统的电网电压进行故障诊断，包括：

采用双同步坐标系解耦软件锁相环技术计算得到电网正序电压的幅值；

当所述电网正序电压的幅值低于正常幅值的下限时，判定电网电压发生三相平衡跌落故障；当所述电网正序电压的幅值高于正常幅值的上限时，判定电网电压发生三相平衡骤升故障。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述对全功率风电系统的电网电压进行故障诊断前，还包括：采用空间矢量脉宽调制方式对全功率风电系统中的机侧变流器和网侧变流器进行调制。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在判断得到网侧变流器处于调制状态后，还包括：对网侧变流器进行变直流电压控制。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述在诊断出电网电压发生三相平衡跌落故障后，以及所述在诊断出电网电压发生三相平衡骤升故障后，均还包括：

判断网侧变流器的桥臂侧电流是否在安全阈值范围内；

当网侧变流器的桥臂侧电流超出安全阈值范围时，对网侧变流器的功率开关管驱动信号进行强制封锁。

6.一种全功率风电系统的电网故障穿越装置，其特征在于，包括：

故障诊断单元，用于对全功率风电系统的电网电压进行故障诊断；

低电压穿越单元，用于在诊断出电网电压发生三相平衡跌落故障后，实时检测电网电压是否在低压状态下跌落稳定；当检测到电网电压在低压状态下跌落稳定时，根据电网电压的跌落幅度对网侧变流器进行容性无功功率补偿控制；

高电压穿越单元，用于在诊断出电网电压发生三相平衡骤升故障后，实时检测电网电压是否在高压状态下骤升稳定；当检测到电网电压在高压状态下骤升稳定时，判断网侧变流器是否处于调制状态；若网侧变流器处于调制状态，根据电网电压的骤升幅度对网侧变流器进行感性无功功率补偿控制；若网侧变流器处于过调制状态，对网侧变流器的功率开关管驱动信号进行强制封锁；

其中，在电网跌落或骤升的故障穿越响应过程中，所述全功率风电系统中的撬棒电路根据检测到的直流电压值和设定的直流电压滞环宽度进行Bang-Bang控制，以卸荷机侧馈入直流侧的多余能量，并有效抑制电网骤升引起的直流电压泵升，使直流电压稳定在设定的安全阈值范围内；为降低撬棒的动作频率，减少撬棒功率开关器件的电压与电流应力，所述低电压穿越单元和所述高电压穿越单元还用于控制所述机侧变流器由功率或转矩跟踪模式切入到限功率运行模式，同时设置机侧的最大功率限幅等于网侧实际输出的有功功率。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述故障诊断单元包括：

幅值获取单元，用于采用双同步坐标系解耦软件锁相环技术计算得到电网正序电压的幅值；

故障判定单元，用于当所述电网正序电压的幅值低于正常幅值的下限时，判定电网电压发生三相平衡跌落故障；当所述电网正序电压的幅值高于正常幅值的上限时，判定电网电压发生三相平衡骤升故障。