[发明专利]一种采用自适应撬棒电路的低电压穿越方法和系统

说明书

本发明提供一种采用自适应撬棒电路的低电压穿越方法和系统，所述方法包括：当电网发生故障使所述转子电流大于电流限额值时，按照预先设置的撬棒整定值投入并联式撬棒，并闭锁转子侧换流器；再计算撬棒调整值，并在故障后直流母线电压不小于直流母线电压越限值，或者故障后直流母线电压小于直流母线电压越限值，且故障时间大于设置的延时值时，投入撬棒调整值；当直流母线电压小于直流母线电压越限值，且转子电流小于电流限额值时，切除所述并联式撬棒，并解锁转子侧换流器。所述方法和系统能根据不同故障严重程度精细调整并联式撬棒结构的阻值，提升了撬棒电路对转子电流的抑制效果，满足了不同故障严重程度下的双馈型风机的低电压穿越要求。

技术领域

本发明涉及风机控制技术领域，并且更具体地，涉及一种采用自适应撬棒电路的低电压穿越方法和系统。

背景技术

当电网发生短路等电压跌落故障时，双馈型风机的感应发电机(DFIG)机端电压骤降，这将导致发电机定子、转子绕组出现暂态过电流，如果转子电流超过变流器承受的电流限额值，将会损坏变流器。此外，由于暂态过程中机械、电气功率的不平衡，还会导致直流母线上出现过电压。为保证DFIG不脱网运行，常采用转子撬棒(Crowbar)保护电路完成低电压穿越(Low Voltage Ride Through，LVRT)。主动型撬棒电路的每个桥臂有两个串联二极管，直流侧由一个绝缘栅双极型晶闸管(IGBT)和一个固定阻值的撬棒电阻串联而成。这种保护电路使转子侧变频器在电网故障时可以与转子保持连接，当故障消除后通过切除保护电路，使风电系统快速恢复正常运行，因而具有更大的灵活性。

撬棒电路通常在风机转子过电流超过二倍标幺值时将双馈型风机的发电机转子短路，故障期间过剩能量流经撬棒电阻并被吸收，可以防止发电机转子回路的浪涌电流流入变频器，实现对变频器的保护。但当撬棒电阻阻值过高时，直流母线电压存在越限风险；反之，当撬棒电阻阻值过低时，转子电流抑制效果将变差。传统固定阻值的撬棒电路很难兼顾对转子电流和直流母线电压的抑制以及对撬棒投入工作时间的控制，难以满足不同故障严重程度下风机LVRT需求。

针对以上固定阻值撬棒存在的不足，有研究提出了采用变阻值撬棒电路实现双馈型风机低电压穿越。变阻值撬棒电路分为串联以及并联结构，通过控制电阻串/并联以实现阻值动态变化，从而兼顾对转子过电流和直流母线过电压的抑制，减小DFIG脱网风险。现有的变阻值方案往往是一级或两级变阻值，其阻值大小仍较固定，无法随故障严重程度精细调整阻值，对不同运行工况下风机转子电流抑制效果较差，严重的可能会导致故障穿越失败，造成较为严重的经济损失。

发明内容

为了解决现有技术中采用变阻值撬棒电路实现双馈型风机低电压穿越，其阻值大小仍较固定，无法随故障严重程度精细调整阻值的问题，本发明提供一种采用自适应撬棒电路的低电压穿越方法和系统。

根据本发明的一方面，本发明提供一种采用自适应撬棒电路的低电压穿越方法，所述方法包括：

对于接入高比例双馈型风机的电网，采集所述双馈型风机的机端电压、转子电流和转子旋转电角速度，以及直流母线电压；

当电网发生故障使所述转子电流大于电流限额值时，按照预先设置的撬棒整定值投入并联式撬棒，并闭锁转子侧换流器，其中，所述并联式撬棒包括并联的最大电阻R₁和最小电阻R₂，以及与最大电阻R₁串联的绝缘栅双极型晶闸管IGBT₁和与最小电阻R₂串联的绝缘栅双极型晶闸管IGBT₂；

根据电网发生故障前后的机端电压和转子旋转电角速度，直流母线电压越限值，以及双馈型风机设备参数计算撬棒调整值；

根据所述撬棒调整值、所述最大电阻R₁和最小电阻R₂的电阻限值，以及所述IGBT₁和IGBT₂的高频脉冲频率确定所述IGBT1和IGBT2的调整占空比；