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风力发电机低电压穿越技术

放大字体 缩小字体 发布日期:2012-05-16 14:37:18   来源:新能源资讯  编辑:www.xny365.com  浏览次数:1146


对于短时间内能够接受大电流的IGBT模块,可以减少双馈感应发电机的脱网运行时间。转子侧大功率馈入直流侧会导致直流侧电容电压的升高,而直流侧的耐压等级依赖于直流侧电容的大小,因此直流侧设计crowbar电路,在直流侧安装电阻来作吸收电路,将直流侧电压限制在允许范围内。 这种方式的不足之处是:该方案需要增加系统的成本和控制的复杂性。考虑到定子故障电流中的直流分量,需要可控硅器件能通过门极关断,这要求很大的门极负驱动电流,驱动电路太复杂。这里的可控硅串联电路如果采用穿透型IGBT的话,IGBT必须串联二极管。而采用非穿透型IGBT的话,通态损耗会很大。

理论上,如果利用接触器来代替可控硅开关的话,虽通态时无损耗,但断开动作时间太长。而且由于该方案在输电系统故障时发电机脱网运行,因此对电网恢复正常运行起不到积极的支持作用。 通常双馈感应发电机的背靠背式励磁变流器采用如图5a所示的与电网并联方式,这意味着励磁变流器能向电网注入或吸收电流。为了提高系统的低电压穿越能力,文献提到了一种新的连接方式如图5b,即将变流器与电网进行串联连接,比如,变流器通过发电机定子端的串联变压器实现与电网串联连接,则双馈感应发电机定子端的电压为网侧电压和变流器输出的电压之和。

这样便可以通过控制变流器的电压来控制定子磁链,有效的抑制由于电网电压跌落所造成的磁链振荡,从而阻止转子侧大电流的产生,减小系统受电网扰动的影响,达到强化电网的目的。但这种方式将增加系统许多成本,控制也比较复杂。 低电压穿越能力是当电力系统中风电装机容量比例较大时,电力系统故障导致电压跌落后,风电场切除会严重影响系统运行的稳定性,这就要求风电机组具有低电压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)能力,保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。

风电机组应该具有低电压穿越能力: a)风电场必须具有在电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行620ms的低电压穿越能力; b)风电场电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时,风电场必须保持并网运行; c)风电场升压变高压侧电压不低于额定电压的90%时,风电场必须不间断并网运行。 风电机组低电压穿越(LVRT)能力的深度对机组造价影响很大,根据实际系统对风电机组进行合理的LVRT能力设计很有必要。对变速风电机组LVRT原理进行了理论分析,对多种实现方案进行了比较。在电力系统仿真分析软件DIgSILENT/PowerFactory中建立双馈变速风电机组及LVRT功能模型。以地区电网为例,详细分析系统故障对风电机组机端电压的影响,依据不同的风电场接入方案计算风电机组LVRT能力的电压限值,对风电机组进行合理的LVRT能力设计。

结果表明, 风电机组LVRT能力的深度主要由系统接线和风电场接入方案决定。设计风电机组LVRT能力时,机组运行曲线的电压限值应根据具体接入方案进行分析计算。 解决:需要改动控制系统,变流器和变桨系统。
 

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