[实用新型]一种风电系统故障情况下的并网控制系统

说明书

技术领域

本实用新型属于控制领域，特别涉及一种风电系统在故障情况下的并网控制系统。

背景技术

随着常规能源的日益匮乏，环境问题已引起世界各国的重视；随着传统电网在环保性等方面的问题日益严重，以风力发电为代表的新能源得到广泛的开发和利用，但并网技术却是阻碍其进一步发展的障碍。由于风力发电其本身具有不稳定性，当电网发生故障时又会对风力发电系统造成影响，以致对电网电压、频率、无功等关键参数造成不利影响，因此采用在风力发电并网的系统中加入合适的控制算法将成为一个有效的解决途径。

目前，风力发电并网系统的发电机大多采用感应发电机、双馈异步发电机和同步发电机。采用感应发电机的风力发电系统并网时，感应发电机会消耗无功，且无功不可控，要通过并联的电容器数量来分级调整电网电压；采用双馈异步发电机的风力发电系统并网时，利用与双馈异步发电机转子相连的变频器控制电网侧的无功功率，功率因数可调接近1，但由于双馈异步发电机装有碳刷、滑环等装置，使其可靠性不高；采用同步发电机的风力发电并网系统，可以通过控制同步发电机的励磁电流实现网侧无功功率可控，但需要风力发电机有精确的调速机构保证风速变化时维持同步转速不变，且与同步发电机定子串接的变频器容量较大。

在有风力发电机组并入电网的系统，电网故障将严重影响风电系统的输出电压，并且产生很大的负序电流。电网电压跌落会造成输电线路电压的不稳定，同时无功功率会发生二倍电网频率的波动，这对风电系统的性能和电力系统的安全运行都造成危害，甚至导致退出运行。目前电网不对称故障下风电系统的保护方法主要有Crowbar转子保护电路、负序电压前馈不对称控制策略、电流正序分量跟踪控制策略、D-STATCOM无功补偿等。

实用新型内容

本实用新型的目的，在于提供一种风电系统故障情况下的并网控制系统，其可在电网发生故障时精确快速地调整无功变化，使整个系统平稳度过暂态过程，保证电能质量。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种智能型风电系统故障控制系统，包括风力机、变速箱、风力发电机、Crowbar保护电路、变压器、静止无功补偿装置、模糊PID控制器和电网，其中，风力机的输出端经由变速箱连接风力发电机的输入端；风力发电机采用无刷双馈发电机，变压器采用575V/25kV升压变压器，所述风力发电机通过575V的母线馈线连接变压器，由变压器改变电压后再与电网并联；所述模糊PID控制器连接静止无功补偿装置，所述静止无功补偿装置并联在25kV母线上；所述Crowbar保护电路跨接在风力发电机的转子侧和电网侧之间。

上述静止无功补偿装置采用电压型桥式电路。

上述电压型桥式电路包括3条相互并联的支路，每一条支路均包含同向串联的两个全控器件，且每个全控器件均反并联有二极管，以各条支路的中点作为输出端，分别通过电感与ABC三相母线对应连接。

上述全控器件采用IGBT。

采用上述方案后，本实用新型具有以下特点：

（1）本实用新型中的风力发电机采用无刷双馈发电机，相比双馈异步发电机可取消碳刷和滑环，降低磨损、噪声低；相比同步发电机又可以变速运行，减少了调速机构装置，结构简单；相比感应发电机，其无功可调并且不用并联电容器调压；

（2）本实用新型中的静止无功补偿装置采用IGBT开关器件，响应速度较快，动态性能好、静态性能高，能提高风电系统的低电压穿越（LVRT）能力。

附图说明

图1是本实用新型的整体架构图；

图2是本实用新型采用模糊控制的原理框图；

图3是本实用新型采用模糊控制的模型示意图；

图4是本实用新型中静止无功补偿装置的电压型桥式电路基本结构图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的技术方案及有益效果进行详细说明。

如图1所示，本实用新型提供一种智能型风电系统故障控制系统，包括风力机1、变速箱2、风力发电机3、Crowbar保护电路4、变压器5、静止无功补偿装置6、模糊PID控制器7和电网8，下面分别介绍。

风力机1的输出端经由变速箱2连接风力发电机3的输入端，为风力发电机3提供动力。

风力发电机3采用无刷双馈发电机，相比双馈异步发电机可取消碳刷和滑环，降低磨损，噪声低；相比同步发电机又可以变速运行，减少了调速机构装置，结构简单；相比感应发电机，其无功可调且不用并联电容器调压。