CN105515052B - 一种直驱风机的故障穿越实现方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种直驱风机的故障穿越实现方法及系统，其中，直驱风机与并网变换器直流侧通过直流母线相连，并网变换器网侧与电网系统相连，所述方法包括：检测并网变换器网侧的并网点电压；判断并网点电压是否在预设电网电压限值区间内；若并网点电压不在预设电网电压限值区间内，则计算并网变换器直流侧的直流母线电压大小；根据并网变换器直流侧的直流母线电压与预设直流母线电压限值的关系，使用并联于直流母线的飞轮储能变换器从直流母线吸收直驱风机释放的电能或通过直流母线向并网变换器网侧的电网系统释放电能。本发明的技术方案能够平衡直流母线电压，提高直驱风机的故障穿越能力，并提高电网系统运行的安全性和稳定性。

Description

一种直驱风机的故障穿越实现方法及系统

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，特别是涉及一种直驱风机的故障穿越实现方法及系统。

背景技术

与传统的化石能源的增速相比，新能源(如风能、光能等可再生能源)在过去几年的增长率均超过30％，是增长最快的能源领域之一。由于新兴国家对能源需求的不断增长以及欧美等国对环境问题的持续关注，使得新能源在未来能源问题上的重要性日益增长。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。

相关技术中，在风能的使用上，一般通过直驱风机采集风能，以获取较大容量的风能。具体地，将直驱风机通过并网变换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，并网变换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，使得直驱风机与光伏系统的电能有效地接入到电网系统中。

但是，并网变换器网侧的电网系统故障会导致并网变换器并网点电压跌落或抬升，如果不具备故障穿越能力，并网变换器在直驱风机一侧电压(即直流侧电压)也会变化，直驱风机检测到直流侧电压变化后，考虑自身安全原因，一般都会与电网系统自动解列；直驱风机与电网系统解列，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：2011年甘肃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，使得部分直驱风机因高电压保护动作与电网自动解列，由于该直驱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。

综上所述，如何提高直驱风机的故障穿越能力成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例中提供了一种直驱风机的故障穿越实现方法及系统，以解决现有技术中的直驱风机故障穿越能力不强，电网安全性低下问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

根据本发明的第一方面，提出了一种直驱风机的故障穿越实现方法，所述直驱风机与并网变换器直流侧通过直流母线相连，所述并网变换器网侧与电网系统相连，包括：

检测并网变换器网侧的并网点电压；

判断所述并网点电压是否在预设电网电压限值区间内；

若所述并网点电压不在所述预设电网电压限值区间内，则计算所述并网变换器直流侧的直流母线电压大小；

根据所述并网变换器直流侧的直流母线电压与预设直流母线电压限值的关系，使用并联于所述直流母线的飞轮储能变换器从所述直流母线吸收直驱风机释放的电能或通过所述直流母线向并网变换器网侧的电网系统释放电能。

优选地，所述根据所述并网变换器直流侧的直流母线电压与预设直流母线电压限值的关系，使用并联于所述直流母线的飞轮储能变换器从所述直流母线吸收直驱风机释放的电能或通过所述直流母线向并网变换器网侧的电网系统释放电能，具体包括：

若所述并网变换器直流侧的直流母线电压大于或等于第一预设直流电压限值，则使用所述飞轮储能变换器从所述直流母线吸收直驱风机释放的电能；

若所述并网变换器直流侧的直流母线电压小于或等于第二预设直流电压限值，则所述飞轮储能变换器通过所述直流母线向所述并网变换器网侧的电网系统释放电能；其中，所述第一预设直流电压限值大于所述第二预设直流电压限值。

优选地，所述直驱风机的故障穿越实现方法，还包括：

根据所述直流母线电压与额定直流母线电压之间电压差，计算有功电流补偿量；

根据所述有功电流补偿量与电能差量的对应关系，计算所述飞轮储能变换器吸收或释放的电能；

所述飞轮储能变换器从所述直流母线吸收所述直驱风机释放的电能或通过所述直流母线向所述并网变换器网侧的电网系统释放电能。

优选地，所述直驱风机的故障穿越实现方法，还包括：

若所述并网点电压不在所述预设电网电压限值区间内，则所述并网变换器向所述电网系统输出无功电流，以平衡电网系统电压；所述并网变换器向所述电网系统输出无功电流的方法包括：

判断所述并网点电压是否大于或等于最高无功输出判定电压；若是，则所述并网变换器向所述电网系统输出感性无功电流；以降低所述并网点电压；

判断所述并网点电压是否小于或等于最低无功输出判定电压；若是，则所述并网变换器向所述电网系统输出容性无功电流，以提高所述并网点电压。

优选地，所述直驱风机的故障穿越实现方法，还包括：

若所述并网点电压未超出所述预设电压限值区间，则判断所述直流母线电压与额定直流母线电压的大小；

若所述直流母线电压大于所述额定直流母线电压，则根据所述直流母线电压与所述额定直流母线电压之间的第一电压差量，计算消耗有功电流量；

根据所述消耗有功电流量计算消耗有功功率量，所述并网变换器根据所述消耗有功功率量消耗所述直驱风机释放的电能；或者

若所述直流母线电压小于所述额定直流母线电压，则根据所述直流母线电压与所述额定直流母线电压之间的第二电压差量，计算释放有功电流量；

根据所述释放有功电流量计算释放有功功率量，所述并网变换器根据所述释放有功功率量向所述电网系统释放电能。

根据本发明的第二方面，还提出了一种直驱风机的故障穿越实现系统，包括：依次电连接的直驱风机、并网变换器和电网系统；其中，所述直驱风机与所述并网变换器通过直流母线相连，所述直流母线之间并联有直流母线电容；所述故障穿越实现系统还包括：

连接于所述并网变换器与所述电网系统之间线路的网侧电压检测器，用于检测所述并网变换器网侧的并网点电压；

与所述网侧电压检测器电连接的直流母线电压比较器，用于比较并网变换器直流侧的直流母线电压与预设直流母线电压限值的大小；

并联于所述直流母线的飞轮储能变换器，所述飞轮储能变换器还与所述直流母线电压比较器电连接，用于从所述直流母线吸收直驱风机释放的电能或通过所述直流母线向所述并网变换器网侧的电网系统释放电能。

优选地，所述直驱风机的故障穿越实现系统，还包括：

第一直流母线电压判别器，用于判断所述并网变换器直流侧的直流母线电压的大小；

所述飞轮储能变换器还与所述第一直流母线电压判别器电连接，用于若所述第一直流母线电压判别器判定所述并网变换器直流侧的直流母线电压大于或等于第一预设直流电压限值，从所述直流母线吸收直驱风机释放的电能；

所述飞轮储能变换器，还用于若所述第一直流母线电压判别器判定所述并网变换器直流侧的直流母线电压小于或等于第二预设直流电压限值，则通过所述直流母线向所述并网变换器网侧的电网系统释放电能；其中，所述第一预设直流电压限值大于所述第二预设直流电压限值。

优选地，所述直驱风机的故障穿越实现系统，还包括：

有功电流补偿计算器，用于根据所述直流母线电压与额定直流母线电压之间电压差，计算有功电流补偿量；

与所述有功电流补偿计算器电连接的电能计算器，用于根据所述有功电流补偿计算器计算的有功电流补偿量与电能差量的对应关系，计算所述飞轮储能变换器吸收或释放的电能量；

所述飞轮储能变换器还与所述电能计算器电连接，用于根据所述电能计算器计算的电能量从所述直流母线吸收所述直驱风机释放的电能或通过所述直流母线向所述并网变换器网侧的电网系统释放电能。

优选地，所述并网变换器，还用于若所述并网点电压不在所述预设电网电压限值区间内时，向所述电网系统输出无功电流，以平衡电网系统电压；所述并网变换器具体包括：

并网点电压子判别器，用于判断所述并网点电压是否大于或等于最高无功输出判定电压以及用于判断所述并网点电压是否小于或等于最低无功输出判定电压；

与所述并网点电压子判别器电连接的感性无功电流输出子模块，所述感性无功电流输出子模块还与所述电网系统电连接，用于若所述并网点电压子判别器判定所述并网点电压大于或等于最高无功输出判定电压时，向所述电网系统输出感性无功电流，以降低所述并网点电压；

与所述并网点电压子判别器电连接的容性无功电流输出子模块，所述容性无功电流输出子模块还与所述电网系统电连接，用于若所述并网点电压子判别器判定所述并网点电压小于或等于最低无功输出判定电压时，向所述电网系统输出容性无功电流，以提高所述并网点电压。

优选地，所述直驱风机的故障穿越实现系统还包括：

与所述网侧电压检测器电连接的第二直流母线电压判别器，用于若所述网侧电压检测器检测到并网点电压未超出所述预设电压限值区间时，判断所述直流母线电压与额定直流母线电压的大小；

与所述第二直流母线电压判别器电连接的消耗有功电流量计算器，用于若所述第二直流母线电压判别器判定直流母线电压大于所述额定直流母线电压时，根据所述直流母线电压与所述额定直流母线电压之间的第一电压差量，计算消耗有功电流量；

与所述消耗有功电流量计算器电连接的消耗有功功率量计算器，用于根据所述消耗有功电流量计算消耗有功功率量，所述并网变换器还用于根据所述消耗有功功率量计算器计算的消耗有功功率量消耗所述直驱风机释放的电能；

与所述第二直流母线电压判别器电连接的释放有功电流量计算器，用于若第二直流母线电压判别器判定所述直流母线电压小于所述额定直流母线电压时，根据直流母线电压与所述额定直流母线电压之间的第二电压差量，计算释放有功电流量；

与所述释放有功电流量计算器电连接的释放有功功率量计算器，用于根据所述释放有功电流量计算释放有功功率量；

所述并网变换器还与所述释放有功功率量计算器电连接，用于根据所述释放有功功率量计算器计算的释放有功功率量向所述电网系统释放电能。

由以上技术方案可见，本发明实施例提供的直驱风机的故障穿越实现方案，通过检测并网变换器网侧的并网点电压；根据该并网点电压是否在预设电网电压限值区间内，以判断并网变换器网侧的电网系统是否发生故障，如背景技术所述，并网变换器网侧若出现电压变化，也将导致并网变换器直流侧电压发生变化，因此，在并网点电压不在预设电网电压限值区间内时，需要计算并网变换器直流侧的直流母线电压，根据直流母线电压与预设直流母线电压限值的关系，判断直流母线电压是否出现较大变化；若直流母线电压出现较大变化，直驱风机有可能与电网系统解列，导致电网系统安全性降低，因此，在直流母线电压出现较大变化时，通过并联于直流母线的飞轮储能变换器从直流母线吸收直驱风机释放的电能或通过直流母线向并网变换网侧的电网系统释放电能，以平衡直流母线上的电压，从而防止直驱风机与并网变换器一侧的电网系统解列，从而提高了直驱风机的故障穿越功能，提高了电网系统的安全性与稳定性。同时，飞轮储能变换器向电网系统释放的电能为预先存储的吸收的直驱风机释放的电能，因此能够实现节能的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种直驱风机的故障穿越实现方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种直驱风机的故障穿越实现方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种直驱风机的故障穿越实现方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种直驱风机的故障穿越实现方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种直驱风机的故障穿越实现方法的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的一种直驱风机的故障穿越实现系统的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种直驱风机的故障穿越实现系统的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种直驱风机的故障穿越实现系统的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种直驱风机的故障穿越实现系统的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种直驱风机的故障穿越实现系统的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种直驱风机的故障穿越实现系统的电路图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

请参见图1，为本发明实施例提供的一种直驱风机的故障穿越实现方法的流程示意图，如图1所示，该故障穿越实现方法包括如下步骤：

S110：检测并网变换器网侧的并网点电压；

通过检测并网变换器网侧的并网点电压，能够判断并网变换器的网侧电压是否正常，电网系统是否发生故障，若电网系统若发生故障，会影响到并网变换器直流侧的电压的变化，从而使得直驱风机容易与电网系统发生解列。

S120：判断所述并网点电压是否在预设电网电压限值区间内。

具体地，可以判断并网变换器网侧的三相电网电压的正序分量是否高于额定电压的1.1pu或者低于额定电压的0.9pu，若三相电网电压的正序分量高于额定电压的1.1pu或者低于额定电压的0.9pu，则判定并网点电压出现故障。

S130：若所述并网点电压不在所述预设电网电压限值区间内，则计算所述并网变换器直流侧的直流母线电压大小。

如背景技术中所述：并网变换器网侧的电网系统故障会导致并网变换器并网点电压跌落或抬升，如果不具备故障穿越能力，并网变换器直流侧电压也会变化。因此，需要进一步判断并网变换器直流侧的直流母线电压大小，以方便对并网变换器直流侧的直驱风机进行故障穿越处理，以防止直驱风机与电网自动解列，降低电网安全性。

S140：根据所述并网变换器直流侧的直流母线电压与预设直流母线电压限值的关系，使用并联于所述直流母线的飞轮储能变换器从所述直流母线吸收直驱风机释放的电能或通过所述直流母线向并网变换器网侧的电网系统释放电能。

同时，如图6所示，根据并网变换器直流侧的直流母线电压大小，通过飞轮储能变换器从直流母线吸收直驱风机释放的电能或通过直流母线向电网系统释放电能，能够平衡并网变换器直流侧电压，防止直驱风机与电网自动解列，从而提高电网的安全性。

通过上述方法，在直流母线电压(即并网变换器直流侧电压)出现较大变化时，通过并联于直流母线的飞轮储能变换器从直流母线吸收直驱风机释放的电能或通过直流母线向并网变换网侧的电网系统释放电能，以平衡直流母线上的电压，从而防止直驱风机与并网变换器一侧的电网系统解列，从而提高了直驱风机的故障穿越功能，提高了电网系统的安全性与稳定性。同时，飞轮储能变换器向电网系统释放的电能为之前存储的吸收的直驱风机释放的电能，因此能够实现节能的效果。

如图2所示，图1所示实施例中，所述根据并网变换器直流侧的直流母线电压与预设直流母线电压限值的关系，使用并联于直流母线的飞轮储能变换器从直流母线吸收直驱风机释放的电能或通过直流母线向并网变换器网侧的电网系统释放电能的步骤具体包括：

S210：分别判断直流母线电压与第一预设直流电压限值和第二预设直流电压限值的大小关系；

S220：若所述并网变换器直流侧的直流母线电压大于或等于第一预设直流电压限值，则使用所述飞轮储能变换器从所述直流母线吸收直驱风机释放的电能；

当并网变换器直流侧的直流母线电压大于或等于第一预设直流电压限值时，说明直流母线电压过高，直驱风机可能因为高压直流电与电网系统自动解列，此时，通过飞轮储能变换器从直流母线吸收直驱风机释放的电能，从而降低直流母线上的电压，实现电网系统的高压电穿越，降低直驱风机因为直流母线电压过高与电网系统自动解列的可能性，提高了电网系统的安全性与稳定性。

S230：若所述并网变换器直流侧的直流母线电压小于或等于第二预设直流电压限值，则所述飞轮储能变换器通过所述直流母线向所述并网变换器网侧的电网系统释放电能；其中，所述第一预设直流电压限值大于所述第二预设直流电压限值。

当并网变换器直流侧的直流母线电压小于或等于第二预设直流电压限值时，说明直流母线电压过低，直驱风机可能因此与电网系统自动解列，此时，通过飞轮储能变换器通过直流母线向并网变换器网侧的电网系统释放电能，能够提高直流母线上的直流电压，实现电网系统的低压电穿越，降低直驱风机因为直流母线电压过低与电网系统自动解列的可能性，提高了电网系统的安全性与稳定性。

综上，飞轮储能变换器可以根据并网变换器直流侧电压的大小，执行充放电操作，从而提高电网系统的安全性与稳定性。同时，飞轮储能变换器选向电网系统释放的电能为从直流母线吸收的直驱风机的电能，从而实现了直驱风机电能的重复利用，达到了节能的效果。

飞轮储能变换器具体的吸收或释放电能的具体过程如图3所示，所述直驱风机的故障穿越实现方法还包括：

S310：根据所述直流母线电压与额定直流母线电压之间电压差，计算有功电流补偿量；

S320：根据所述有功电流补偿量与电能差量的对应关系，计算所述飞轮储能变换器吸收或释放的电能；

S330：所述飞轮储能变换器从所述直流母线吸收所述直驱风机释放的电能或通过所述直流母线向所述并网变换器网侧的电网系统释放电能。

飞轮储能变换器根据直流母线电压与额定母线电压之间电压差，计算有功电流补偿量，然后根据该有功电流补偿量与电能差量的对应关系，计算飞轮储能变换器吸收或释放的电能，该计算的电能即为飞轮储能变换器从直流母线吸收的直驱风机释放的电能或向电网系统释放的电能。上述方法实现了根据直流母线电压的充放电过程。

与此同时，当并网变换器的并网点电压出现较大变化时，并网变换器还需要输出感性或容性无功电流，以平衡电网系统的电压，如图4所示，该直驱风机的故障穿越实现方法具体包括：

S410：判断所述并网点电压是否大于或等于最高无功输出判定电压，若是，则执行步骤S420；

S420：所述并网变换器向所述电网系统输出感性无功电流；以降低所述并网点电压。

当电网系统的并网点电压大于或等于最高无功输出判定电压时，通过并网变换器向该并网变换器网侧的电网系统输出感性无功电流，即向电网输出感性无功功率，从而能够降低电网的网侧电压，从而利于并网点电压恢复到正常值。

S430：判断所述并网点电压是否小于或等于最低无功输出判定电压，若是，则执行步骤S440。

S440：所述并网变换器向所述电网系统输出容性无功电流，以提高所述并网点电压。

当电网系统的三相电网实测电压小于或等于最低无功输出判定电压时，并网变换器向电网系统输出容性无功电流，即向电网输出感性无功功率，从而提高网侧电压，从而使得并网点电压恢复到正常值。

通过上述过程可知，通过并网变换器向电网系统根据电网系统的电压情况，从而输出感性无功电流或者容性无功电流，从而平衡网侧电压，能够使得并网变换器的网侧电压恢复到正常范围之内，进一步降低并网变换器网侧电压超标导致并网变换器直流侧电压出现较大变化，风电机组与电网系统解列的可能性，从而保持了电网系统的安全性与稳定性。

如图5所示，该实施例中的并网变换器的故障穿越实现方法除了图4所示的各个步骤外，还包括：

S510：判断所述直流母线电压与额定直流母线电压的大小。

通过判断直流母线电压与额定直流母线电压的大小，从而判断直流母线电压是否超出正常范围，并网变换器进一步对超过正常范围的直流母线电压进行调节，以将所述直流母线电压恢复到正常值。当然，并网变换器的调节是在电网系统的并网点电压未超出预设电压限值区间的情况下进行的。

S520：根据所述直流母线电压与所述额定直流母线电压之间的第一电压差量，计算消耗有功电流量。

S530：根据所述消耗有功电流量计算消耗有功功率量，所述并网变换器根据所述消耗有功功率量消耗所述直驱风机释放的电能。

通过上述方法，实现了消耗直驱风机释放的电能的效果，从而进一步维持电网系统的并网点电压稳定，从而进一步提高了负反馈调节的能力，提高了对高电网电压调节的有序性和稳定性。或者，

S540：根据所述直流母线电压与所述额定直流母线电压之间的第二电压差量，计算释放有功电流量。

S550：根据所述释放有功电流量计算释放有功功率量，所述并网变换器根据所述释放有功功率量向所述电网系统释放电能。

通过上述方法，并网变换器实现了提高电网系统有功功率的操作，进一步提高了并网变换器对电网系统的负反馈调节能力，提高了对低电网电压调节的有序性和稳定性。

作为一种较佳的实施例，请参见图11，图11是本实施例提供的一种并网变换器的控制框图，如图11所示，依据并网变换器的数学模型，将两相同步坐标系d轴定向于电网电压矢量的方向上，就得到电网电压定向控制策略。系统采用双闭环控制结构，电压外环主要控制三相脉宽调制整流器的直流侧电压、直流电压给定值与反馈值之间的偏差，经电压调节器调节后输出为有功电流给定id*，其值决定有功功率的大小，符号决定有功功率的流向。电流内环按照电压外环输出的电流指令进行电流控制，为消除d、q轴间电流耦合和消除电网电压扰动，引入电流反馈ωLiq和ωLid进行解耦，并引入电网电压进行前馈补偿，从而实现了d、q轴电流的独立控制。为实现功率因数为1的整流或逆变，应使无功电流分量iq*＝0。其中，各个调节器采用PI控制。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了直驱风机的故障穿越实现系统，由于所述系统对应的方法是本申请实施例中的直驱风机的故障穿越实现方法，并且该系统解决问题的原理与方法相似，因此该系统的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

请参见图6，图6为本发明实施例提供的一种直驱风机的故障穿越实现系统，如图6所示，该直驱风机的故障穿越实现系统包括：依次电连接的直驱风机61、并网变换器62和电网系统63，其中，所述直驱风机61与所述并网变换器62通过直流母线64电连接，所述直流母线64之间并联有直流母线电容641；所述故障穿越实现系统还包括：

连接于所述并网变换器62与所述电网系统63之间线路的网侧电压检测器65，用于检测所述并网变换器62网侧的并网点电压；

与所述网侧电压检测器65电连接的直流母线电压比较器67，用于比较并网变换器62直流侧的直流母线电压与预设直流母线电压限值的大小；

并联于所述直流母线64的飞轮储能变换器66，所述飞轮储能变换器66还与所述直流母线电压比较器67电连接，用于根据所述直流母线电压比较器67比较的并网变换器62直流侧的直流母线电压与预设直流母线电压限值的大小，从所述直流母线64吸收直驱风机61释放的电能或通过所述直流母线64向所述并网变换器62网侧的电网系统63释放电能。

其中，飞轮储能变换器66包括飞轮661和整流/逆变器662。

如图7所示，图7中的直驱风机的故障穿越实现系统除了图6所示的各个结构模块外，还包括：

第一直流母线电压判别器68，用于判断所述并网变换器62直流侧的直流母线电压分别与第一预设直流电压限值和第二预设直流电压限值的大小；

所述飞轮储能变换器66还与所述第一直流母线电压判别器68电连接，还用于若所述第一直流母线电压判别器68判定所述并网变换器62直流侧的直流母线电压大于或等于第一预设直流电压限值，从所述直流母线64吸收直驱风机61释放的电能；

所述飞轮储能变换器66，还用于若所述第一直流母线电压判别器68判定所述并网变换器62直流侧的直流母线电压小于或等于第二预设直流电压限值，通过所述直流母线64向所述并网变换器62网侧的电网系统63释放电能；其中，所述第一预设直流电压限值大于所述第二预设直流电压限值。

如图8所示，图8的直驱风机的故障穿越实现系统除了图6所示的各个结构模块外，还包括：

有功电流补偿计算器801，用于根据所述直流母线电压比较器67比较出的直流母线电压与额定直流母线电压之间电压差，计算有功电流补偿量；

与所述有功电流补偿计算器801电连接的电能计算器802，用于根据所述有功电流补偿计算器801计算的有功电流补偿量与电能差量的对应关系，计算所述飞轮储能变换器66吸收或释放的电能；

所述飞轮储能变换器66还与所述电能计算器302电连接，用于根据所述电能计算器802计算的电能量从所述直流母线64吸收所述直驱风机61释放的电能或通过所述直流母线64向所述并网变换器62网侧的电网系统释放电能。

请参见图9，图9中，并网变换器62，还用于若所述并网点电压不在所述预设电网电压限值区间内时，向所述电网系统63输出无功电流，以平衡电网系统63的电压；如图9所示，并网变换器62具体包括：

并网点电压子判别器621，用于判断所述并网点电压是否大于或等于最高无功输出判定电压；

感性无功电流输出子模块622，用于若所述并网点电压子判别器621判定所述并网点电压大于或等于最高无功输出判定电压时，向所述电网系统63输出感性无功电流，以降低所述并网点电压；

所述并网点电压子判别器621，还用于判断所述并网点电压是否小于或等于最低无功输出判定电压；

容性无功电流输出子模块623，用于若所述并网点电压子判别器621判定所述并网点电压小于或等于最低无功输出判定电压时，向所述电网系统63输出容性无功电流，以提高所述并网点电压。

如图10所示，图10所示的直驱风机的故障穿越实现系统除了图6所示的各个结构模块外还包括：

与所述网侧电压检测器65电连接的第二直流母线电压判别器1010，用于若所述网侧电压检测器65检测到并网点电压未超出所述预设电压限值区间时，判断所述直流母线电压与额定直流母线电压的大小；

与所述第二直流母线电压判别器1010电连接的消耗有功电流量计算器1020，用于若所述第二直流母线电压判别器1010判定直流母线电压大于所述额定直流母线电压时，根据所述直流母线电压与所述额定直流母线电压之间的第一电压差量，计算消耗有功电流量；

与所述消耗有功电流量计算器1020电连接的消耗有功功率量计算器1030，用于根据所述消耗有功电流量计算消耗有功功率量，所述并网变换器62还用于根据所述消耗有功功率量计算器1030计算的消耗有功功率量消耗所述直驱风机61释放的电能；或者

与所述第二直流母线电压判别器1010电连接的释放有功电流量计算器1040，用于若第二直流母线电压判别器1010判定所述直流母线电压小于所述额定直流母线电压时，根据直流母线电压与所述额定直流母线电压之间的第二电压差量，计算释放有功电流量；

与所述释放有功电流量计算器1040电连接的释放有功功率量计算器1050，用于根据所述释放有功电流量计算器1040计算的释放有功电流量释放有功功率量；

所述并网变换器62还与所述释放有功功率量计算器1050电连接，还用于根据所述释放有功功率量计算器1050计算的释放有功功率量向所述电网系统63释放电能。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种直驱风机的故障穿越实现方法，其特征在于，所述直驱风机与并网变换器直流侧通过直流母线相连，所述并网变换器网侧与电网系统相连，包括：

检测并网变换器网侧的并网点电压；

判断所述并网点电压是否在预设电网电压限值区间内；

若所述并网点电压不在所述预设电网电压限值区间内，则计算所述并网变换器直流侧的直流母线电压大小；

根据所述并网变换器直流侧的直流母线电压与预设直流母线电压限值的关系，使用并联于所述直流母线的飞轮储能变换器从所述直流母线吸收直驱风机释放的电能或通过所述直流母线向并网变换器网侧的电网系统释放电能；

还包括：

若所述并网点电压未超出所述预设电压限值区间，则判断所述直流母线电压与额定直流母线电压的大小；

若所述直流母线电压大于所述额定直流母线电压，则根据所述直流母线电压与所述额定直流母线电压之间的第一电压差量，计算消耗有功电流量；

根据所述消耗有功电流量计算消耗有功功率量，所述并网变换器根据所述消耗有功功率量消耗所述直驱风机释放的电能；

若所述直流母线电压小于所述额定直流母线电压，则根据所述直流母线电压与所述额定直流母线电压之间的第二电压差量，计算释放有功电流量；

根据所述释放有功电流量计算释放有功功率量，所述并网变换器根据所述释放有功功率量向所述电网系统释放电能。

2.根据权利要求1所述的直驱风机的故障穿越实现方法，其特征在于，所述根据所述并网变换器直流侧的直流母线电压与预设直流母线电压限值的关系，使用并联于所述直流母线的飞轮储能变换器从所述直流母线吸收直驱风机释放的电能或通过所述直流母线向并网变换器网侧的电网系统释放电能，具体包括：

若所述并网变换器直流侧的直流母线电压大于或等于第一预设直流电压限值，则使用所述飞轮储能变换器从所述直流母线吸收直驱风机释放的电能；

若所述并网变换器直流侧的直流母线电压小于或等于第二预设直流电压限值，则所述飞轮储能变换器通过所述直流母线向所述并网变换器网侧的电网系统释放电能；其中，所述第一预设直流电压限值大于所述第二预设直流电压限值。

3.根据权利要求2所述的直驱风机的故障穿越实现方法，其特征在于，还包括：

根据所述直流母线电压与额定直流母线电压之间电压差，计算有功电流补偿量；

根据所述有功电流补偿量与电能差量的对应关系，计算所述飞轮储能变换器吸收或释放的电能；

所述飞轮储能变换器从所述直流母线吸收所述直驱风机释放的电能或通过所述直流母线向所述并网变换器网侧的电网系统释放电能。

4.根据权利要求1所述的直驱风机的故障穿越实现方法，其特征在于，还包括：

若所述并网点电压不在所述预设电网电压限值区间内，则所述并网变换器向所述电网系统输出无功电流，以平衡电网系统电压；所述并网变换器向所述电网系统输出无功电流的方法包括：

判断所述并网点电压是否大于或等于最高无功输出判定电压；若是，则所述并网变换器向所述电网系统输出感性无功电流；以降低所述并网点电压；

判断所述并网点电压是否小于或等于最低无功输出判定电压；若是，则所述并网变换器向所述电网系统输出容性无功电流，以提高所述并网点电压。

5.一种直驱风机的故障穿越实现系统，其特征在于，包括：依次电连接的直驱风机、并网变换器和电网系统；其中，所述直驱风机与所述并网变换器通过直流母线相连，所述直流母线之间并联有直流母线电容；所述故障穿越实现系统还包括：

连接于所述并网变换器与所述电网系统之间线路的网侧电压检测器，用于检测所述并网变换器网侧的并网点电压；

与所述网侧电压检测器电连接的直流母线电压比较器，用于比较并网变换器直流侧的直流母线电压与预设直流母线电压限值的大小；

并联于所述直流母线的飞轮储能变换器，所述飞轮储能变换器还与所述直流母线电压比较器电连接，用于从所述直流母线吸收直驱风机释放的电能或通过所述直流母线向所述并网变换器网侧的电网系统释放电能；

还包括：

与所述网侧电压检测器电连接的第二直流母线电压判别器，用于若所述网侧电压检测器检测到并网点电压未超出所述预设电压限值区间时，判断所述直流母线电压与额定直流母线电压的大小；

与所述第二直流母线电压判别器电连接的消耗有功电流量计算器，用于若所述第二直流母线电压判别器判定直流母线电压大于所述额定直流母线电压时，根据所述直流母线电压与所述额定直流母线电压之间的第一电压差量，计算消耗有功电流量；

与所述消耗有功电流量计算器电连接的消耗有功功率量计算器，用于根据所述消耗有功电流量计算消耗有功功率量，所述并网变换器还用于根据所述消耗有功功率量计算器计算的消耗有功功率量消耗所述直驱风机释放的电能；

与所述第二直流母线电压判别器电连接的释放有功电流量计算器，用于若第二直流母线电压判别器判定所述直流母线电压小于所述额定直流母线电压时，根据直流母线电压与所述额定直流母线电压之间的第二电压差量，计算释放有功电流量；

与所述释放有功电流量计算器电连接的释放有功功率量计算器，用于根据所述释放有功电流量计算释放有功功率量；

所述并网变换器还与所述释放有功功率量计算器电连接，用于根据所述释放有功功率量计算器计算的释放有功功率量向所述电网系统释放电能。

6.根据权利要求5所述的直驱风机的故障穿越实现系统，其特征在于，还包括：

第一直流母线电压判别器，用于判断所述并网变换器直流侧的直流母线电压的大小；

所述飞轮储能变换器还与所述第一直流母线电压判别器电连接，用于若所述第一直流母线电压判别器判定所述并网变换器直流侧的直流母线电压大于或等于第一预设直流电压限值，从所述直流母线吸收直驱风机释放的电能；

所述飞轮储能变换器，还用于若所述第一直流母线电压判别器判定所述并网变换器直流侧的直流母线电压小于或等于第二预设直流电压限值，则通过所述直流母线向所述并网变换器网侧的电网系统释放电能；其中，所述第一预设直流电压限值大于所述第二预设直流电压限值。

7.根据权利要求6所述的直驱风机的故障穿越实现系统，其特征在于，还包括：

有功电流补偿计算器，用于根据所述直流母线电压与额定直流母线电压之间电压差，计算有功电流补偿量；

与所述有功电流补偿计算器电连接的电能计算器，用于根据所述有功电流补偿计算器计算的有功电流补偿量与电能差量的对应关系，计算所述飞轮储能变换器吸收或释放的电能量；

所述飞轮储能变换器还与所述电能计算器电连接，用于根据所述电能计算器计算的电能量从所述直流母线吸收所述直驱风机释放的电能或通过所述直流母线向所述并网变换器网侧的电网系统释放电能。

8.根据权利要求5所述的直驱风机的故障穿越实现系统，其特征在于，所述并网变换器，还用于若所述并网点电压不在所述预设电网电压限值区间内时，向所述电网系统输出无功电流，以平衡电网系统电压；所述并网变换器具体包括：

并网点电压子判别器，用于判断所述并网点电压是否大于或等于最高无功输出判定电压以及用于判断所述并网点电压是否小于或等于最低无功输出判定电压；

与所述并网点电压子判别器电连接的感性无功电流输出子模块，所述感性无功电流输出子模块还与所述电网系统电连接，用于若所述并网点电压子判别器判定所述并网点电压大于或等于最高无功输出判定电压时，向所述电网系统输出感性无功电流，以降低所述并网点电压；

与所述并网点电压子判别器电连接的容性无功电流输出子模块，所述容性无功电流输出子模块还与所述电网系统电连接，用于若所述并网点电压子判别器判定所述并网点电压小于或等于最低无功输出判定电压时，向所述电网系统输出容性无功电流，以提高所述并网点电压。