CN101964534B - 一种实现双馈式风电机组低电压穿越的风机改造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种实现双馈式风电机组低电压穿越的风机改造方法，其包括如下步骤：(1)根据所述风机所具备的不间断电源配备条件，分别在所述风机的主控系统、变桨控制系统及其控制回路和变频器控制系统上设置有一在线式不间断电池柜；(2)对所述主控系统、变桨控制系统与主控系统相配合的控制方式及变频器控制系统与主控系统相配合的控制方式进行修改。本发明由于采用在风机的主控系统、变桨控制系统及其控制回路和变频器控制系统上分别设置有在线式UPS(不间断)电池柜，因此，保证了在电压跌落时各控制系统的控制工作能正常运行。本发明可以广泛应用于风电行业中。
Description
技术领域
本发明涉及一种风电机组风机改造方法，特别是关于一种实现双馈式风电机组低电压穿越的风机改造方法。
背景技术
近年来，中国风电行业进入超高速发展阶段，装机容量连年翻番。然而，随着风电的大规模发展，大规模风电场接入电网的技术要求也在不断提高。对风电机组而言，其中十分重要的一项技术要求就是风电机组的低电压穿越能力。低电压穿越是指当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，在一定电压跌落的范围内，风机能够不间断并网运行。这使得变速恒频风力发电技术在兆瓦级以上风力发电机的应用成为研究热点，在新安装的变速恒频风力发电机中，双馈感应发电机(DFIG)占到很大的比重，它使用双PWM变流器控制双馈感应发电机的励磁电流，一方面由于双馈感应发电机转子和定子间的电磁关系，变流器只需供给转差功率就可以调节风力发电机的转速，实现了对风能的最大捕获，大大减少了变速风力发电系统变流器的额定容量；另一方面，发电系统可以通过改变励磁电流的幅值和相位实现独立调节发电机输出的有功、无功功率，这可以保证风力发电厂运行与单位功率因数，减小电力系统的损耗。另外也可以按照风场的要求来发出一定容量的有功和无功功率的容量。双馈感应式变速恒频风力发电技术可以提高风能捕获能力和转换效率，改善并优化风机的运行条件，使得发电机组与电力系统之间能实现良好的柔性连接，便于实现并网操作，是一种优化的具有良好应用前景的风力发电解决方案。但是因为DFIG风力发电系统使用了小容量变流器，因此减弱了DFIG系统抵御电网电压跌落的能力。国内外进行的一些研究表明，当电网电压跌落到一定数值时，如果不加任何处理措施，DFIG系统将切出电网。因此，需要研究在电网电压故障下如何使DFIG风力发电系统能够保持和电网的连接，并且能够对电网提供支撑来提高电力系统的稳定性。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种在低电压穿越期间能保证控制系统正常运行，风机能并网运行的实现双馈式风电机组低电压穿越的风机改造方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种实现双馈式风电机组低电压穿越的风机改造方法，其包括如下步骤：(1)根据所述风机所具备的不间断电源配备条件，分别在所述风机的主控系统、变桨控制系统及其控制回路和变频器控制系统上设置有一在线式不间断电池柜；(2)对所述主控系统、变桨控制系统与主控系统相配合的控制方式及变频器控制系统与主控系统相配合的控制方式进行修改。
所述步骤(1)包括如下步骤：①在所述主控系统、变桨控制系统和变频器控制系统中分别设置有一控制各所述不间断电池开/关工作的切换模块；②电压跌落时，低电压穿越启动信号发送至各所述切换模块，各控制系统中所述不间断电池开启，则所述主控系统、变桨控制系统及变频器控制系统的供电模式将切换至由所述不间断电池供电。
所述步骤(2)包括如下步骤：①所述主控系统中设置有低电压穿越信号的接受模块和发出模块；②所述主控系统与所述变桨控制系统相配合的控制方式中，对接所述变桨控制系统设置有用于故障屏蔽和控制变桨速度的低电压穿越控制模块；③在主控系统与变频器控制系统相配合的控制方式中，对接变频器控制系统也设置有用于控制电机转矩控制方式的低电压穿越控制模块。
所述变频器控制系统配备的所述不间断电池采用型号为SRC1000XLICH，APCSmart-UPS RC 1000VA 230V的在线式UPS电池。
所述主控系统采用1.5MW双馈式风电机组的控制方式。
所述变桨控制系统采用1.5MW具备低电压穿越功能的变桨控制系统；所述变频器控制系统采用1.5MW具备低电压穿越功能的变频器。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用在风机的主控系统、变桨控制系统及其控制回路和变频器控制系统上分别设置有在线式UPS(不间断)电池柜，因此，保证了在电压跌落时各控制系统的控制工作能正常运行。2、本发明由于在各控制系统中还分别设置有切换模块，在发生电压跌落时，低电压穿越启动信号发送至各切换模块，各控制系统中UPS电池开启，则各控制系统的供电模式将切换至由UPS电池供电，因此进一步保证了各控制系统正常工作不掉电，不报电压低故障。3、本发明由于采用对主控系统、变桨控制系统与主控系统相配合的控制方式及变频器控制系统与主控系统相配合的控制方式进行修改，因此，保证了在低电压穿越状态下风机能并网运行。本发明可以广泛应用于风电行业中。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的描述。
本发明的实现双馈式风电机组低电压穿越的风机改造方法，其步骤如下：
1)根据现有技术中风机所具备的UPS(不间断)电源配备条件，分别在风机的主控系统、变桨控制系统及其控制回路和变频器控制系统上设置有一在线式UPS电池柜，以保证在电压跌落时各控制系统的控制工作能正常运行；其包括以下步骤：
①在主控系统、变桨控制系统和变频器控制系统中还分别设置有一切换模块，以控制各UPS电池的开/关工作；
②在发生电压跌落时，低电压穿越启动信号发送至各切换模块，各控制系统中UPS电池开启，则主控系统、变桨控制系统及变频器控制系统的供电模式将立即切换至由UPS电池供电，保证了各控制系统正常工作不掉电，不报电压低故障；
2)对主控系统、变桨控制系统与主控系统相配合的控制方式及变频器控制系统与主控系统相配合的控制方式进行修改，以保证在低电压穿越状态下风机能并网运行，其步骤如下：
①在主控系统中设置有低电压穿越信号的接受模块和发出模块，以控制整个风机及时切入或切出低电压穿越模式；如果发生低电压穿越时，风机已达到额定功率，则在低电压穿越过程中通过主控系统限制发电机转速，以保证风机安全；
②在主控系统与变桨控制系统相配合的控制方式中，对接变桨控制系统设置有低电压穿越控制模块，主要是对低电压穿越期间故障屏蔽和变桨速度的控制，使得低电压穿越前后均保持原控制方式不变；
③在主控系统与变频器控制系统相配合的控制方式中，对接变频器控制系统也设置有低电压穿越控制模块，由于在风机的电机转矩控制方式上划分为正常模式、低穿模式和低穿越恢复模式，该低电压穿越控制模块用于控制电机转矩的控制方式；其中，正常模式是指原控制方式不变，低穿模式是指在低电压穿越发生期间限制电机转矩给定值，低穿恢复模式是指低电压穿越恢复阶段设定一定恢复速率的电机转矩给定值。
上述步骤1)中，变频器控制系统配备的UPS电池采用型号为SRC1000XLICH，APC Smart-UPS RC 1000VA 230V的在线式UPS电池，以保证在电压跌落时变频器控制系统的控制功能能正常运行。
上述实施例中，主控系统采用1.5MW双馈式风电机组的控制方式。
上述各实施例中，变桨控制系统采用1.5MW具备低电压穿越功能的变桨控制系统。
上述各实施例中，变频器控制系统采用1.5MW具备低电压穿越功能的变频器。
上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (5)
1.一种实现双馈式风电机组低电压穿越的风机改造方法，其包括如下步骤：
（1）根据所述风机所具备的不间断电源配备条件，分别在所述风机的主控系统、变桨控制系统及其控制回路和变频器控制系统上设置有一在线式不间断电池柜，其包括以下步骤：
①在所述主控系统、变桨控制系统和变频器控制系统中分别设置有一控制各所述不间断电池开/关工作的切换模块；
②电压跌落时，低电压穿越启动信号发送至各所述切换模块，各控制系统中所述不间断电池开启，则所述主控系统、变桨控制系统及变频器控制系统的供电模式将切换至由所述不间断电池供电；
（2）对所述主控系统、变桨控制系统与主控系统相配合的控制方式及变频器控制系统与主控系统相配合的控制方式进行修改，其步骤如下：
①所述主控系统中设置有低电压穿越信号的接受模块和发出模块；
②所述主控系统与所述变桨控制系统相配合的控制方式中，对接所述变桨控制系统设置有用于故障屏蔽和控制变桨速度的低电压穿越控制模块；
③在主控系统与变频器控制系统相配合的控制方式中，对接变频器控制系统也设置有用于控制电机转矩控制方式的低电压穿越控制模块。
2.如权利要求1所述的一种实现双馈式风电机组低电压穿越的风机改造方法，其特征在于：所述变频器控制系统配备的所述不间断电池采用型号为SRC1000XLICH，APC Smart-UPS RC 1000VA 230V的在线式UPS电池。
3.如权利要求1所述的一种实现双馈式风电机组低电压穿越的风机改造方法，其特征在于：所述主控系统采用1.5MW双馈式风电机组的控制方式。
4.如权利要求2所述的一种实现双馈式风电机组低电压穿越的风机改造方法，其特征在于：所述主控系统采用1.5MW双馈式风电机组的控制方式。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种实现双馈式风电机组低电压穿越的风机改造方法，其特征在于：所述变桨控制系统采用1.5MW具备低电压穿越功能的变桨控制系统；所述变频器控制系统采用1.5MW具备低电压穿越功能的变频器。
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