CN102290827A - 用于双馈风力发电机的零电压穿越系统 - Google Patents

用于双馈风力发电机的零电压穿越系统 Download PDF

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张超产
邹潍锴
顾天涛
曹文斌
邱明芝
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Abstract

本发明是一种用于双馈风力发电机的零电压穿越系统，其特征在于：风力发电机的主控系统、变频器和变桨系统均连接设有UPS电源；所述的变频器安装有CROWBAR电阻、电能检测模块和发电机转子控制单元；变频器的电能检测模块在检测到电网电压跌落之后，变频器发出零电压穿越状态启动信号，由UPS电源供电，CROWBAR电阻消耗发电机转子电流，由变频器的发电机转子控制单元向电网发送无功补偿；在电网电压返回到正常工作电压之后，零电压穿越模式会被关闭，风力发电机的有功功率增加到设定值。本发明系统设置合理，使用本发明系统的风电机组的电压跌至0V后仍要求风机具备一定时间的穿越能力。

Description

用于双馈风力发电机的零电压穿越系统
技术领域
本发明涉及一种风力发电机辅助系统，特别是一种用于双馈风力发电机的零电压穿越系统。 
背景技术
当风电场并网点的电压跌至0V后仍要求风机具备一定时间的穿越能力，即为零电压穿越能力。在电网电压返回到原值之后，风力发电机会停止零电压穿越，有功功率会恢复至故障前的值。国内外进行的一些研究表明，当电网电压跌落到零时，如果不进行零电压穿越，双馈感应发电机系统将脱离电网停止发电。因此，需要研究在电网电压跌落或扰动的情况下如何使双馈感应发电机风力发电系统能够保持运行和正常发电，并且能够对电网提供无功支持减小电网的干扰。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设置合理、能够有效保持风机运行和正常发电的用于双馈风力发电机的零电压穿越系统。 
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种用于双馈风力发电机的零电压穿越系统，其特点是：风力发电机的主控系统、变频器和变桨系统均连接设有UPS电源；所述的变频器安装有CROWBAR电阻、电能检测模块和发电机转子控制单元；变频器的电能检测模块在检测到电网电压跌落之后，变频器发出零电压穿越状态启动信号，将变频器、主控系统和变桨系统的控制模式转换为零电压穿越模式，由UPS电源供电，CROWBAR电阻消耗发电机转子电流，由变频器的发电机转子控制单元向电网发送无功补偿；在电网电压返回到正常工作电压之后，零电压穿越模式会被关闭，风力发电机的有功功率会增加到设定值即额定功率。 
本发明所述的CROWBAR电阻可以为无源CROWBAR电阻或者有源CROWBAR电阻。 
本发明的变频器在检测到电网电压跌落之后，停止有功功率反馈，风力发电传动将控制转换为零电压穿越模式。变桨系统在检测到系统三相电压下降时，立即切换到由后备UPS电源的电池直接为变桨电机进行供电从而执行紧急顺桨动作，保证风机安全停机。具备零电压穿越功能的变桨系统在检测到系统三相电压下降时，由后备UPS电源为变桨系统的控制器和伺服系统供电，保持2秒以上，在2秒之内会继续接受风机主控系统的指令。在零电压穿越的过程中，有功功率迅速下降，这样就需要快速调节桨叶角度，限制叶轮速度，使其保持在额定转速以下不超速。 
当电网电压跌落至0V时，发电机转矩无法达到设定值，零电压穿越模式启动。此时变频器控制发电量同时主控控制叶片收桨来控制发电机转速，若转子电压大于设定值，则启用CROWBAR电阻进行泄放转子电压，直到转子电压低于设定值CROWBAR电阻停止工作。 
与现有技术相比，本发明系统设置合理，使用本发明系统的风电机组具有在并网点电压跌至0V时，能够保持并网运行200ms的零电压穿越能力；风电场并网点电压在发生跌落后2s内能够恢复到额定电压的85%时，风电场内的风电机组保持并网运行。 
附图说明
图1为本发明零电压穿越系统的控制原理框图。图1中所述主控指主控系统，变桨指变桨系统。 
具体实施方式
以下参照附图，进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。 
实施例1，参照图1，一种用于双馈风力发电机的零电压穿越系统，风力发电机的主控系统、变频器和变桨系统均连接设有UPS电源；所述的变频器安装有CROWBAR电阻、电能检测模块和发电机转子控制单元；变频器的电能检测模块在检测到电网电压跌落之后，变频器发出零电压穿越状态启动信号，将变频器、主控系统和变桨系统的控制模式转换为零电压穿越模式，由UPS电源供电，CROWBAR电阻消耗发电机转子电流，由变频器的发电机转子控制单元向电网发送无功补偿；在电网电压返回到正常工作电压之后，零电压穿越模式会被关闭，风力发电机的有功功率会增加到设定值即额定功率。 
所述的CROWBAR电阻为无源CROWBAR电阻或者有源CROWBAR电阻。 

Claims (2)

1.一种用于双馈风力发电机的零电压穿越系统，其特征在于：风力发电机的主控系统、变频器和变桨系统均连接设有UPS电源；所述的变频器安装有CROWBAR电阻、电能检测模块和发电机转子控制单元；变频器的电能检测模块在检测到电网电压跌落之后，变频器发出零电压穿越状态启动信号，将变频器、主控系统和变桨系统的控制模式转换为零电压穿越模式，由UPS电源供电，CROWBAR电阻消耗发电机转子电流，由变频器的发电机转子控制单元向电网发送无功补偿；在电网电压返回到正常工作电压之后，零电压穿越模式会被关闭，风力发电机的有功功率会增加到设定值即额定功率。
2.根据权利要求1所述的用于双馈风力发电机的零电压穿越系统，其特征在于：所述的CROWBAR电阻为无源CROWBAR电阻或者有源CROWBAR电阻。
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C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20111221