[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

说明书

技术领域

本发明涉及电网故障穿越技术领域，更具体地说，涉及一种全功率风电系统的电网故障穿越方法和装置。

背景技术

全功率风电系统包括风力发电机组10、机侧变流器20、撬棒电路30、直流支撑电容C、网侧变流器40和滤波电路50等，其结构示意图如图1所示。

在全功率风电系统中，电网电压三相平衡跌落或骤升是很常见的故障：电网电压三相平衡跌落会导致网侧变流器输出功率减小，使得网侧与机侧的能量不匹配，电网电压三相平衡骤升会导致网侧变流器能量逆向流动，在上述两种情况下，直流支撑电压u_dc都会迅速上升，从而对直流支撑电容和网侧变流器的桥臂侧功率开关管造成冲击，严重威胁电容和功率开关管的寿命和使用可靠性；并且，电网电压三相平衡骤升还有可能引起网侧变流器进入过调制状态，严重危害网侧变流器的稳定运行。

因此，如何使全功率风电系统能够顺利渡过电网电压三相平衡跌落或骤升区域，成为实现全功率风电系统稳定、安全运行所必须要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种全功率风电系统的电网故障穿越方法和装置，以使得全功率风电系统能够顺利渡过电网电压三相平衡跌落或骤升区域。

一种全功率风电系统的电网故障穿越方法，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，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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：对机侧变流器进行限功率运行控制。

可选的，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。

一种全功率风电系统的电网故障穿越装置，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，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。