[发明专利]一种双风轮风力发电机组故障穿越控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种双风轮风力发电机组故障穿越控制方法及系统，属于风力发电技术领域。通过检测三端口风机变流器并网点电压，判断并联电网是否发生电压故障，若并联电网发生电压故障，则计算三端口风机变流器直流母线电压值大小以及当前双风轮发电机组中相对转速较低风轮的转速，根据低速风轮实时转速以及功率值，快速切换低转速风轮对应机侧变流器工作状态从而改变电机的电动与发电状态，使低转速风轮从直流母线吸收瞬时电能或通过三端口风机变流器向电网系统释放电能。本发明的技术方案通过快速控制风电机组双风轮互为负载，解决了现有技术中靠电阻消耗电能实现风机故障穿越造成的效率低、成本高、安全性差等问题，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种双风轮风力发电机组故障穿越控制方法及系统。

背景技术

由于传统化石能源的大量消耗造成区域性雾霾以及全球变暖等重大环境问题，大力发展清洁的可再生能源(如风能、光能等可再生能源)已成为全球的共识。风能和光能作为可再生新能源，由于其具备来源广、储量大以及无污染等优点正日益受到人们的关注。电能作为能源的特殊载体具有清洁、高效环境友好等特点，因此大力发展新能源发电意义重大。

随着风电产业的快速发展，风资源较好的区域已经开发殆尽。同时，随着风电并网价格不断下调以及国家补贴的取消，对风电场盈利能力造成巨大压力。为提高风能利用率从而降低发电成本，各大风机厂家大力开展新型风机研制工作，并不断有新型和改进型风电机组出现。其中异侧双风轮风力发电机组风能利用率较高，是在相同条件下获取更大发电量的有效手段。具体地，将双风轮风机通过三端口并网变流器并入常规的电网系统，与电力网系统实现高效、灵活的互联。其中，三端口并网变流器正如同步电机在传统电力系统中所扮演的中心角色一样，使得双风轮风机的电能有效地接入到电网系统中。

但是，电网系统故障会导致三端口并网变流器并网点电压跌落或抬升。如果不具备故障穿越能力，三端口并网变流器的直流侧电压也会升高，从而导致发电机定子侧电压升高，严重时可能会造成变流器损坏以及发电机绕组绝缘击穿等问题。考虑自身安全原因，一般都会与电网系统自动脱网；大量风电机组与电网系统解列，往往会恶化电网稳定性，甚至会加剧电网故障导致电网系统崩溃。例如：2017年新疆的某风电场在低电压故障后，由于电网内无功补偿装置不具备自投切功能，造成局部电网无功功率过高，进而电压抬高过剩，使得部分风机因高电压保护动作与电网自动脱离，由于风机无法不脱离电网继续运行，即不能够实现故障穿越，导致第二批直驱风机脱网，数量甚至超过了低电压脱网的直驱风机的数量，对电网安全造成较大的影响。

相关技术中，风电机组故障穿越方法主要是增加转子侧或定子侧撬棒电路以及变流器直流母线放电(chopper)电路等。这些方法的主要技术路线就是通过能耗电阻消耗瞬时多余的能量，来保护风电机组和并网变流器的安全。但这些故障穿越控制方法给风电机组带来了额外成本、安装空间、重量以及故障点等额外问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种双风轮风力发电机组故障穿越控制方法及系统，解决了现有技术中靠电阻消耗电能实现风机故障穿越造成的效率低、成本高、安全性差等问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种双风轮风力发电机组故障穿越控制方法，采用三端口风机变流器进行控制，三端口风机变流器包括两个机侧变流器和一个并网变流器，两个机侧变流器分别与双风轮风电机组的内定子绕组和外定子绕组连接，并网变流器与电网系统连接；

双风轮风力发电机组运行时，检测并网变流器网侧的并网点电压，当电网电压下降时，判断并网点电压是否在电网故障电压设定值范围内，若并网点电压在电网故障电压设定值范围内，计算三端口风机变流器公共直流母线电压大小；根据三端口风机变流器的直流母线电压与额定直流母线电压值的关系，使用并联于公共直流母线的与较低转速或较高转速相连接的机侧变流器从公共直流母线吸收电能或向公共直流母线释放电能，完成双风轮风力发电机组的故障穿越。