CN108462201A - 提高双馈风电机组宽额定电压和高电压穿越范围的方法 - Google Patents

提高双馈风电机组宽额定电压和高电压穿越范围的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108462201A
CN108462201A CN201810120756.8A CN201810120756A CN108462201A CN 108462201 A CN108462201 A CN 108462201A CN 201810120756 A CN201810120756 A CN 201810120756A CN 108462201 A CN108462201 A CN 108462201A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
point
mno
new
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810120756.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108462201B (zh
Inventor
成健
莫尔兵
郑大周
胡开文
曹贝贞
袁钰杰
强喜臣
刘江华
周莹
曾东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongfang Electric Wind Power Co Ltd
Original Assignee
Dongfang Electric Wind Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongfang Electric Wind Power Co Ltd filed Critical Dongfang Electric Wind Power Co Ltd
Priority to CN201810120756.8A priority Critical patent/CN108462201B/zh
Publication of CN108462201A publication Critical patent/CN108462201A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108462201B publication Critical patent/CN108462201B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H02J3/386—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30—Wind power
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects

Landscapes

  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种提高双馈风电机组宽额定电压和高电压穿越范围的方法，包括如下内容：步骤一、建立宽电压运行范围的新旧双额定电压转化模型；步骤二、确定双馈发电机的宽额定电压运行区域的磁化运行曲线；步骤三、确定各模式的新轴上宽电压运行范围和高电压穿越范围；步骤四、扩展出能满足高电压穿越电压幅值和时间的电气拓扑图。采用本发明的方法能进一步提高双馈风电机组最基本高电压穿越运行能力要求，双馈风力发电机组能满足宽(额定)电压、高电压和高高电压穿越运行，不但完全满足国内外电网的高电压穿越运行要求，同时远远高于国内外高电压穿越相关规范和标准。

Description

提高双馈风电机组宽额定电压和高电压穿越范围的方法
技术领域
本发明涉及一种提高双馈风电机组宽额定电压和高电压穿越范围的方法。
背景技术
目前在电力系统中,新能源作用越来越重要，双馈风力发电机组占市场份额的一半。虽然双馈风力机组能满足现行国家高电压穿越的标准；但是，中国幅员辽阔，电网建设发展快，且电网结构复杂，各地区电网对双馈风电机组的实际高电压穿越要求不一；所以双馈风电机组还不能很好地满足各地区电网高电压穿越要求，需要进一步拓宽电网高电压穿越的电网适应能力。
电力系统超高压和特高压的直流输电线路和换流站，在整流侧换流站故障时，其交流母线上会出现1.3-1.4pu.暂时高电压；在逆变侧换流站故障时，其交流母线会出现最高1.7pu.暂时高电压。直流超高电压和特高电压的多点、远距离向负荷中心输电能否安全可靠运行，对输电两端大电网附近风电场的电压安全可靠稳定运行有非常重要影响；对于这些问题，双馈风力机组，目前还不能满足更高的高电压短时穿越运行要求。
“三北”地区大区域风电场双馈风力机大规模运行时，由于大区域某节点风电场故障甩电源，引起大区域内各节点电压短时波动，连锁反应可能会引起大区域下一个节点风电场故障甩电源等问题；还可能引起大区域内或大型风电基地与负荷中心之间输电电网解列的风险；对于这些问题，双馈风力机组，目前还不能满足更高的高电压短时穿越运行要求。
云、贵、川、西藏高原风电场，单回路出线、长距离线路上有十几台双馈风力发电机组，在电网频率变化的情况下，最大最小负载周期性变化时，其线路首端和末端电压“上翘”和“下落”，电压偏差(加时间延迟)超出标准范围，风电及机组可能脱网；对于这些问题，双馈风力机组，目前还不能满足更高的高电压短时穿越运行要求。
微网、分布式、分散式的双馈风力发电机组，如没有宽(额定)电压、高电压穿越和高高电压穿越运行的功能，与弱电网连接的风电场容易产生高电压和低电压问题，对于这些问题，双馈风力机组，目前还不能满足更高的高电压短时穿越运行要求。
发明内容
为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种提高双馈风电机组宽额定电压和高电压穿越范围的方法，能最大化确定最基本的高电压穿越规范和标准(电压幅值及时间尺度整体水平高于现行国内的标准)高电压穿越能力如下：①1.15-1.2Uno(pu.)(30s)；②1.2-1.35Uno(pu.)(2s)；③1.35Uno(pu.)以上(0.5s)。
本发明所采用的技术方案是：一种提高双馈风电机组宽额定电压和高电压穿越范围的方法，包括如下内容：
步骤一、建立宽电压运行范围的新旧双额定电压转化模型；
步骤二、确定双馈发电机的宽额定电压运行区域的磁化运行曲线；
步骤三、确定各模式的新轴上宽电压运行范围和高电压穿越范围；
步骤四、扩展出能满足高电压穿越电压幅值和时间的电气拓扑图。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：采用本发明的方法能进一步提高双馈风电机组最基本高电压穿越运行能力要求，双馈风力发电机组能满足宽(额定)电压、高电压和高高电压穿越运行，不但完全满足国内外电网的高电压穿越运行要求，同时远远高于国内外高电压穿越相关规范和标准。另外，由于本方法技术性能非常优越、功能强大，无论是陆上还是海上大型和特大型风场，还是分布式、分散式、微(电)网并网运行，均可涵盖，具有很好地广泛适用性。采用本发明方法的双馈风力发电机组电气传动链电网适应性更强，且更高效、更经济、更可靠、更具备可扩展性能。可以应对电力系统对新能源风电机组越来越高的宽(额定)电压、高电压穿越的严酷运行要求。风电场双馈风电机组采用宽(额定)电压，就近无功功率补偿时,可以采用宽恒电压控制运行策略，还可以减少区域系统内静止和动态无功功率容量。
具体实施方式
一种提高双馈风电机组宽额定电压和高电压穿越范围的方法，包括如下内容：
(一)、相比于现有技术本发明具备如下特点：
1)、建立宽电压运行范围的新旧双额定电压转化模型公式；根据实际风电场的高电压穿越实际需求，确定和基于新的额定电压以及标幺值转化，形成新的高电压穿越电压幅值和时间，扩展出实际风电场所需要的、更高的高电压穿越的电压幅值和时间。
2)、双馈发电机的宽额定电压运行区域特别专门设计成非磁饱和度和线性度高的磁化运行曲线；由此，额定电压运行范围可扩展50％-100％；根据风电机组的发电功率和视在容量，确定相应的实际容量和定子额定电压和范围。
3)、利用新旧双额定电压转化模型公式，得出Ⅱ模式、Ⅲ4模式、Ⅲ9模式、Ⅲ10模式的新轴上宽电压运行范围和高电压穿越范围，且高于现行国内单一的标准。同时确定双馈风电机组其它部套满足这个最基本的高电压穿越规范和标准。
4)、扩展后的能满足更高的高电压穿越电压幅值和时间的相应配套、不同电压等级的电气拓扑图。
(二)、本发明技术方案具体说明如下：
1)、建立宽电压运行范围的新旧双额定电压转化模型公式。
①aj1y+aj1x＝L1(Amj)；
②aj2y+aj2x＝L2(Amj)；
③2(Umnz/Umnxj-1)＝L1(Amj)-L2(Amj)；
④Umnz(aj1+aj2)/Umnxj＝L1(Amj)+L2(Amj)；
⑤Umnz＝KjUmno；
边界条件：
aj1y＝aj2y(或aj1y≠aj2y，aj1y＜2％，aj2y＜2％)；Umnxj＜Umnz≤Umno；aj1＝aj2＝常数(当j＝1时，10％＜aj1≤15％，aj1x≤20.3％；当j＝4时，15％＜aj1≤20％，aj1x≤35％；当j＝9时，20％＜aj1≤30％，aj1x≤67.1％；当j＝10时，30％＜aj1≤32.78％，aj1x≤77.77％)，aj1x＝常数，aj2x＝10％。其中:L1(Amj)、L2(Amj))、aj1x、aj2x、aj1y、aj2y定义为百分数。Kj＝1,1,1.2/1.3,1.2/1.3278；j＝1,4,9,10；m＝i,空格；i为三线圈变压器线圈3,空格为二线圈变压器线圈2、三线圈变压器线圈2。
Umno-旧电压轴上标称额定电压；
Umnz-旧电压轴上扩展范围中心额定电压；
Umnxj-新电压轴上额定电压；
Amj-新电压轴上额定电压值对应旧电压轴上的电压值的标注点；
aj1-旧电压轴上额定电压与其上限值之间的绝对幅值；常规取aj1＝aj2。
aj2-旧电压轴上额定电压与其下限值之间的绝对幅值；
aj1x-新电压轴上额定电压与其上限值1之间的绝对幅值；在保证aj2x常数下，在绝对上限值内，最大取值。
aj1y-新电压轴上上限值1与其上限值2之间的绝对幅值；常规取aj1y＝aj2y或aj1y≠aj2y。
aj2x-新电压轴上额定电压与其下限值1之间的绝对幅值；常规取额定电压的10％。
aj2y-新电压轴上下限值1与其下限值2之间的绝对幅值；
Kj-为在旧电压轴的标准额定电压值与旧电压轴的新额定电压值比值。在旧电压轴的标准额定电压值的基础上，以上限最大不超过20％额定电压值为上限，新建立一个较小的额定电压值，增大上限值的相对比值。
2)、双馈发电机的宽额定电压运行区域专门设计成非磁饱和度和线性度高磁化运行曲线；
(1)Ⅱ模式方法步骤
发电机在其磁化曲线“膝点”附近设置额定运行点，电气传动链所设计的视在容量大于实际使用容量，在实际所发额定功率不变基础上和标称额定电压点上，适当降低其额定电压点运行，增加宽(额定)电压范围；
其中发电机的初始旧额定点选择：发电机定子额定(点)电压设计；空载时，平均磁化曲线“膝点”Amo的饱和系数约为1.02左右，对应的感应空载电势为1.025Umno左右，同时Emo≈Umok；发电机带额定负载后，其定子电压略为降低，因此，最后确定发电机定子工作额定电压为1.0Umno(对应Umnz＝Umno)，饱和系数1.015左右；该点为发电机初始旧额定电压工作Am点。在此基础上，电压上调15％Umno，饱和系数1.05左右，为工作Bm点，作为发电机额定工况电压运行上限；同样在发电机额定工作Am点基础上，电压下调15％Umno，饱和系数约为1.0左右，为工作Cm点，作为发电机额定工况电压运行下限。其结果，所选双馈型发电机定子在Bm-Am-Cm点内对应电压范围：±15％Umnz(pu.)或±15％Umno(pu.)。新轴1的新额定电压值Umnx1＝22/23％Umno(pu.)，对应新轴1的Am1点，饱和系数1.008左右。
(2)Ⅲ4模式方法步骤
同样发电机定子工作额定电压为1.0Umno(对应Umnz＝Umno)，饱和系数1.015左右；该点发电机初始旧额定电压工作Am点。在此基础上，电压上调20％Umnz，饱和系数1.066左右，为工作Bm4点，作为发电机额定工况电压运行上限；同样在发电机额定工作Am点基础上，电压下调20％Umnz，饱和系数约为1.0左右，为工作Cm4点，作为发电机额定工况电压运行下限。其结果，所选双馈型发电机定子在Bm4-Am-Cm4点内对应电压范围：±20％Umnz(pu.)或±20％Umno(pu.)。新轴4的新额定电压值Umnx4＝1.2/1.35Umno＝88.89％Umno，对应新轴4的Am4点，饱和系数1.0左右。
(3)Ⅲ9模式方法步骤
同样先确定发电机初始旧额定电压工作Am点。在Bm4基础上，饱和系数1.066左右，也做为工作Bm9点，电压下调30％Umnz，为Am3点，作为发电机扩展中心额定电压Umnz(Umnz＝1.2/1.3Umno)；在Am3基础上，电压下调30％Umnz，饱和系数约为1.0左右，为工作Cm9点，作为发电机额定工况电压运行下限。其结果，所选双馈型发电机定子在Bm9-Am3-Cm9对应电压范围：±30％Umnz(pu.)或±27.69％Umno(pu.)。新轴9的新额定电压Umnx9＝0.7*1.2/1.3/0.9Umno＝71.79％Umno，对应新轴9的Am9点，饱和系数1.0左右。
(4)Ⅲ10模式方法步骤
先确定发电机初始旧额定电压工作Am点。在Bm4基础上，饱和系数1.066左右，也做为工作Bm10点，电压下调32.78％Umnz，为Am5点，作为发电机扩展范围中心额定电压Umnz(Umnz＝1.2/1.3278Umno)；在Am5基础上，电压下调29.625％Umno，饱和系数约为1.0左右，为工作Cm10点，作为发电机额定工况电压运行下限。其结果，所选双馈型发电机定子在Bm10-Am5-Cm10点内对应电压范围：±32.78％Umnz(pu.)或±29.625％Umno(pu.)。新轴10的新额定电压Umnx10＝0.6722*1.2/1.3278/0.9Umno＝67.5％Umno，对应新轴10的Am10点，饱和系数1.0左右。
3)、利用新旧双额定电压转化模型公式，得出Ⅱ模式、Ⅲ4模式、Ⅲ9模式、Ⅲ10模式的新轴10上宽电压运行范围和高电压穿越范围：
(1)、Ⅱ模式方法步骤宽电压运行范围比Ⅰ模式范围扩大50％，旧额定电压不变的新旧双额定电压转化模型公式(新轴1上电压标幺值)。
宽(额定)电压范围：
85％Umno(pu.)-115％Umno(pu.)，基于旧额定电压值Umno；
90(88.86)％-120(120.22)％Umnx1(pu.)，基于新轴1的新额定电压值Umnx1。
得出：
高电压穿越运行范围(新轴1)：
①1.2022-1.2545Umnx1(pu.)(30s)；
②1.2545-1.4113Umnx1(pu.)(2s)；
③1.4113Umnx1(pu.)及以上(0.5s)；基于新轴1的新额定电压值Umnx1。
由此，额定电压运行范围可扩展50％；根据风电机组的发电功率和视在容量，确定相应的实际容量和定子额定电压和范围。
(2)、Ⅲ4模式方法步骤宽电压运行范围比Ⅰ模式范围扩大100％，旧额定电压不变的新旧双额定电压转化模型公式(新轴4上电压标幺值)。
宽(额定)电压范围：
80％Umno(pu.)-120％Umno(pu.)，基于旧额定电压值Umno；
90％-135％Umnx4(pu.)，基于新轴4的新额定电压值Umnx4。
得出：
高电压穿越运行范围(新轴4)：
①1.35-1.51875Umnx4(pu.)(2s)；
②1.51875Umnx4(pu.)及以上(0.5s)；基于新轴4的新额定电压值Umnx4。
由此，额定电压运行范围可扩展100％；根据风电机组的发电功率和视在容量，确定相应的实际容量和定子额定电压和范围。
(3)、Ⅲ9模式方法步骤宽电压运行范围比Ⅰ模式范围扩大200％，旧额定电压维持，降压运行新旧双额定电压转化模型公式(新轴9上电压标幺值)。
宽(额定)电压范围：
64.61％Umno(pu.)-120％Umno(pu.)，基于旧额定电压值Umno；
70％Umnz(pu.)-130％Umnz(pu.)，基于旧额定电压扩展中心新值Umnz；
90％Umnx9-167.18％Umnx9(pu.)，基于新轴9的新额定电压值Umnx9。
得出：
高电压穿越运行范围(新轴9)：
①1.6718-1.88Umnx9(pu.)(2s)；
②1.88Umnx9(pu.)及以上(0.5s)；基于新轴9的新额定电压值Umnx9。
由此，额定电压运行范围可扩展200％；根据风电机组的发电功率和视在容量，确定相应的实际容量和定子额定电压和范围。
(4)、Ⅲ10模式方法步骤宽电压运行范围比Ⅰ模式范围扩大227.8％，旧额定电压维持，降压运行的新旧双额定电压转化模型公式(新轴10上电压标幺值)。
宽(额定)电压范围：
60.75％Umno(pu.)-120％Umno(pu.)，基于旧额定电压值Umno；
67.22％Umnz(pu.)-132.78％Umnz(pu.)，基于旧额定电压扩展中心新值Umnz；
90％Umnx10-177.77％Umnx10(pu.)，基于新轴10的新额定电压值Umnx10。
得出：
高电压穿越运行范围(新轴10)：
①1.7777-2.00Umnx10(pu.)(2s)；
②2.00Umnx10(pu.)及以上(0.5s)；基于新轴10的新额定电压值Umnx10。
由此，额定电压运行范围可扩展227.80％；根据风电机组的发电功率和视在容量，确定相应的实际容量和定子额定电压和范围。
4)、扩展后能满足更高的高电压穿越电压幅值和时间相配套的690V等级电气拓扑图。
(三)、其Ⅰ模式、Ⅱ模式Ⅲ4-Ⅲ10模式方法步骤具体包括如下的细节：
1、其中Ⅰ模式方法步骤，采用双馈风电机组常规宽(额定)电压和最基本高电压穿越运行能力要求具体说明如下：
建立和采用高于现行国内外高电压穿越要求和规则，选用适配、满足Ⅰ方法步骤的发电机、变流器和主回路及其电压电流检测单元、大功率三相UPS(正常对辅助系统动力和控制回路供电)，按常规变流器直流母线装设chooper，同时配套相应的高电压穿越控制策略算法软件等。本专利风电机组采用了双线圈变压器和三线圈变压器供电方案的范围参数细化如下：
初始旧额定电压Umno(pu.)。通过设计选型，确定双馈发电机、变流器和主回路及其电压电流检测单元、大功率三相UPS(正常对辅助系统动力和控制回路供电)的宽(额定)为±10％Umno(pu.)，供电额定电压Umno(pu.)。其中发电机初始旧额定点选择：
宽(额定)电压范围：
90％Umno(pu.)-110％Umno(pu.)，基于旧额定电压值Umno。
高电压穿越运行范围：
①1.10-1.2Umno(pu.)(30s)；
②1.2-1.35Umno(pu.)(2s)；
③1.3Umno(pu.)及以上(0.5s)；基于旧额定电压值Umno。m＝i,空格；i为三线圈变压器线圈3,空格为二线圈变压器线圈2、三线圈变压器线圈2。
2、另外，其中Ⅱ模式方法步骤，采用相对扩大双馈风电机组宽(额定)电压范围和相对提高了高电压和高高电压穿越能力具体说明如下：
在Ⅰ模式方法步骤的基础上，采用新旧额定电压双轴或双双轴标幺值转换原理，进一步提高了风电机组高电压穿越能力。选用适配、能满足Ⅱ模式方法步骤的发电机、变流器和主回路及其电压电流检测单元、大功率三相UPS(正常对辅助系统动力和控制回路供电)，按常规变流器直流母线装设chooper，同时配套相应的高电压穿越控制策略算法软件等。本专利风电机组采用了双线圈变压器和三线圈变压器供电方案的范围参数细化如下：
初始旧额定电压Umno(pu.)。通过设计选型，确定双馈发电机、变流器和主回路及其电压电流检测单元、大功率三相UPS(正常对辅助系统动力和控制回路供电)的宽(额定)电压由±10％Umno(pu.)扩大至±15％Umno(pu.)。同(二)、2)、(1)，新额定电压值Umn1＝22/23％Umno(pu.)，对应Am1点，饱和系数1.008左右。以新额定电压值为高电压换算基准值，做为新旧额定电压值高电压标幺值转换。
宽(额定)电压范围：
85％Umno(pu.)-115％Umno(pu.)，基于旧额定电压值Umno；
90(88.86)％Umnx1-120(120.22)％Umnx1(pu.)，基于新轴1新额定电压值Umnx1。
高电压穿越运行范围(新轴1)：
①1.2022-1.2545Umnx1(pu.)(30s)；②1.2545-1.4113Umnx1(pu.)(2s)；③1.4113Umnx1(pu.)及以上(0.5s)，基于新轴1的新额定电压值Umnx1。m＝i,空格；i为三线圈变压器线圈3,空格为二线圈变压器线圈2、三线圈变压器线圈2。
3、另外，其中Ⅲ4-Ⅲ10模式方法步骤，采用进一步扩大双馈风电机组宽(额定)电压范围和提高了高电压和高高电压穿越能力具体说明如下：
在Ⅰ方法步骤和Ⅱ方法步骤的基础上，采用新旧额定电压双轴或双双轴标幺值转换原理，进一步提高了风电机组高电压穿越能力。选用适配能满足Ⅲ4-Ⅲ10方法步骤的发电机、变流器和主回路及其电压电流检测单元、大功率三相UPS(正常对辅助系统动力和控制回路供电)，按常规变流器直流母线装设chooper，同时配套相应的高电压穿越控制策略算法软件等。本专利风电机组采用了双线圈变压器和三线圈变压器供电方案的范围参数细化如下：
1)、双线圈变压器线圈2和三线圈变压器线圈2。
初始旧供电额定电压Umno(pu.)。通过设计选型，确定双馈发电机、变流器和主回路及其电压电流检测单元、大功率三相UPS(正常对辅助系统动力和控制回路供电)的宽(额定)电压由±15％Umno(pu.)扩大至(80％～60.75％)Umno(pu.)-120％Umno(pu.)，类同(二)、2)、(1)方法，结合(二)、2)、(2)、(3)、(4)，选择它们新轴4与新轴10之间的新的额定电压值Umnxj＝(8/9～27/40)Umno(j＝4或10)[其中Umnx4＝8/9％Umno(pu.)(j＝4)，Umnx10＝67.5％Umno(pu.)(j＝10)]。以此新额定电压值为新的高电压换算基准值，做为新旧额定电压值高电压标幺值转换。得出，
宽(额定)电压范围：
(80％～60.75％)Umno(pu.)-120％Umno(pu.),基于旧额定电压值Umno；90％Umnxj(pu.)-135％～177.77％Umnxj(pu.)，基于新轴4与新轴10之间的新额定电压值Umnxj＝(8/9％～67.5％)Umno。
高电压穿越运行要求(新轴4-新轴10)：
①1.35～1.7777Umnxj(pu.)-1.4625～1.925Umnxj(pu.)(30s)；
②1.4625～1.925Umnxj(pu.)-1.51875～2.0Umnxj(pu.)(2s)；
③1.51875～2.0Umnxj(pu.)及以上(0.5s)；基于新轴4与新轴10之间的新额定电压值Umnxj＝(8/9％～67.5％)Umno，其中Umnx4＝8/9％Umno(pu.)(j＝4)，Umnx10＝67.5％Umno(pu.)(j＝10)。
2)、三线圈变压器线圈3。
初始旧供电额定电压Umno(pu.)。通过设计选型，确定双馈发电机和主回路及其电压电流检测单元的宽(额定)由±15％Umno(pu.)扩大至(80％～60.75％)Umno(pu.)-120％Umno(pu.),选择它们新轴4与新轴10之间的新的额定电压值Umnxj＝(8/9％～67.5％)Umno(pu.)(j＝4或10)[其中Umnxj＝8/9％Umno(pu.)(j＝4),Umnx10＝67.5％Umno(pu.)(j＝10)]。以此额定电压值为新的高电压换算基准值，做为新旧额定电压值高电压标幺值转换。m＝i,空格；i为三线圈变压器线圈3,空格为二线圈变压器线圈2、三线圈变压器线圈2。
a.对于80％Umno(pu.)-120％Umno(pu.)宽(额定)电压运行，其中发电机的初始旧额定点选择：发电机定子额定(点)电压设计；类同(二)、2)、(1)方法，结合(二)、2)、(2)，得其结果，所选双馈型发电机定子在Bm4-Am-Cm4点内对应电压范围内：±20％Umo(pu.)或±20％Umno(pu.)。新轴4的新额定电压值Umnx4＝8/9％Umno(pu.)(j＝4)，对应新轴4的Am4点，饱和系数1.00。
宽(额定)电压范围：
80％Umno(pu.)-120％Umno(pu.)，基于旧额定电压值Umno；90％Umnxj(pu.)-135％Umnxj(pu.)，基于新轴4的新额定电压值Umnxj＝Umnx4＝8/9％Umno(j＝4)。
高电压穿越运行要求(新轴4)：
①1.35Umnxj(pu.)-1.4625Umnxj(pu.)(30s)；
②1.4625Umnxj(pu.)-1.51875Umnxj(pu.)(2s)；
③1.51875Umnxj(pu.)及以上(0.5s)；基于新轴4的新额定电压值Umnxj＝Umnx4＝8/9％Umno(j＝4)，对应新轴4的Am4点，饱和系数1.00。
b.对于60.75％Umno(pu.)-120％Umno(pu.)宽(额定)电压运行，其中发电机的初始旧额定点选择：发电机定子额定(点)电压设计；类同(二)、2)、(1)方法，结合(二)、2)、(4)，得其结果，所选双馈型发电机定子在Bm10-Am-Cm10点内对应电压范围内：120％Umo(pu.)-100％Umo(pu.)-60.75％Umo(pu.)或120％Umno(pu.)-100％Umno(pu.)-60.75％Umno(pu.)。新轴10的新额定电压值Umnx10＝67.5％Umno(pu.)(j＝10)，对应新轴10的Am10点，饱和系数1.00。
宽(额定)电压范围：
60.75％Umno(pu.)-120％Umno(pu.),基于旧额定电压值Umno；90％Umnx10(pu.)-177.77％Umnx10(pu.)，基于新轴4的新额定电压值Umnx10＝67.5％Umno(j＝10)。
高电压穿越运行要求(新轴10)：
①1.7777Umnx10(pu.)-1.925Umnx10(pu.)(30s)；
②1.925Umnx10(pu.)-2.00Umnx10(pu.)(2s)；
③2.00Umnx10(pu.)及以上(0.5s)；基于新轴10的新额定电压值Umnx10＝67.5％Umno(pu.)(j＝10)。
c.以上综合以后，得出：
宽(额定)电压范围：
(80％～60.75％)Umno(pu.)-120％Umno(pu.),基于旧额定电压值Umno；90％Umnxj(pu.)-135％～177.77％Umnxj(pu.)]，基于新轴4与新轴10之间的新额定电压值Umnxj＝(8/9％～67.5％)Umno。
同时高高电压穿越能力提高为(新轴4-新轴10)：
①1.35～1.7777Umnxj(pu.)-1.4625～1.925Umnxj(pu.)(30s)；
②1.4625～1.925Umnxj(pu.)-1.51875～2.0Umnxj(pu.)(2s)；
③1.51875～2.0Umnxj(pu.)及以上(0.5s)；
基于新轴4与新轴10之间的新额定电压值Umnxj＝(8/9％～67.5％)Umno，其中Umnx4＝8/9％Umno(pu.)(j＝4),Umnx10＝67.5％Umno(pu.)(j＝10)。

Claims (4)

1.一种提高双馈风电机组宽额定电压和高电压穿越范围的方法，其特征在于：包括如下内容：
步骤一、建立宽电压运行范围的新旧双额定电压转化模型；
步骤二、确定双馈发电机的宽额定电压运行区域的磁化运行曲线；
步骤三、确定各模式的新轴上宽电压运行范围和高电压穿越范围；
步骤四、扩展出能满足高电压穿越电压幅值和时间的电气拓扑图。
2.根据权利要求1所述的提高双馈风电机组宽额定电压和高电压穿越范围的方法，其特征在于：步骤一所述建立宽电压运行范围的新旧双额定电压转化模型的方法为：
(1)建立如下公式：
①aj1y+aj1x＝L1(Amj)；
②aj2y+aj2x＝L2(Amj)；
③2(Umnz/Umnxj-1)＝L1(Amj)-L2(Amj)；
④Umnz(aj1+aj2)/Umnxj＝L1(Amj)+L2(Amj)；
⑤Umnz＝KjUmno；
其中：
Umno-旧电压轴上标称额定电压；
Umnz-旧电压轴上扩展范围中心额定电压；
Umnxj-新电压轴上额定电压；
Amj-新电压轴上额定电压值对应旧电压轴上的电压值的标注点；
aj1-旧电压轴上额定电压与其上限值之间的绝对幅值；
aj2-旧电压轴上额定电压与其下限值之间的绝对幅值；
aj1x-新电压轴上额定电压与其上限值1之间的绝对幅值；
aj1y-新电压轴上上限值1与其上限值2之间的绝对幅值；
aj2x-新电压轴上额定电压与其下限值1之间的绝对幅值；
aj2y-新电压轴上下限值1与其下限值2之间的绝对幅值；
Kj-为在旧电压轴的标准额定电压值与旧电压轴的新额定电压值比值；
(2)设立第(1)步所述公式的边界条件为：
1)aj1y＝aj2y或aj1y≠aj2y，aj1y＜2％，aj2y＜2％；
2)Umnxj＜Umnz≤Umno；
3)aj1＝aj2＝常数；
4)aj1x＝常数，aj2x＝10％；
5)Kj＝1,1,1.2/1.3,1.2/1.3278；j＝1,4,9,10；
6)m＝i,空格；i为三线圈变压器线圈3,空格为二线圈变压器线圈2、三线圈变压器线圈2。
3.根据权利要求2所述的提高双馈风电机组宽额定电压和高电压穿越范围的方法，其特征在于：当j＝1时，10％＜aj1≤15％，aj1x≤20.3％；当j＝4时，15％＜aj1≤20％，aj1x≤35％；当j＝9时，20％＜aj1≤30％，aj1x≤67.1％；当j＝10时，30％＜aj1≤32.78％，aj1x≤77.77％。
4.根据权利要求2所述的提高双馈风电机组宽额定电压和高电压穿越范围的方法，其特征在于：步骤二所述确定双馈发电机的宽额定电压运行区域的磁化运行曲线的方法为：
(1)对于Ⅱ模式：
空载时，平均磁化曲线“膝点”Amo的饱和系数为1.02，对应的感应空载电势为1.025Umno，同时Emo≈Umok；发电机带额定负载后，发电机定子工作额定电压为1.0Umno，饱和系数为1.015，确定该点为发电机初始旧额定电压工作Am点；然后在此基础上，电压上调15％Umno，饱和系数为1.05，确定该点为工作Bm点，作为发电机额定工况电压运行上限；在Am点基础上，电压下调15％Umno，饱和系数为1.0，确定该点为工作Cm点，作为发电机额定工况电压运行下限；最后确定所选双馈型发电机定子在Bm-Am-Cm点内对应电压范围为：±15％Umno或±15％Umnz(pu.)，新轴1的新额定电压值Umnx1＝22/23％Umno(pu.)，对应新轴1的Am1点，饱和系数为1.008；
(2)对于Ⅲ4模式：
确定发电机定子工作额定电压为1.0Umno，饱和系数1.015，确定该点为发电机初始旧额定电压工作Am点；在此基础上，电压上调20％Umnz，饱和系数1.066，确定该点为工作Bm4点，作为发电机额定工况电压运行上限；在Am点基础上，电压下调20％Umnz，饱和系数为1.0，确定该点为工作Cm4点，作为发电机额定工况电压运行下限；最后，确定所选双馈型发电机定子在Bm4-Am-Cm4点内对应电压范围为：±20％Umnz(pu.)或±20％Umnz(pu.)，新轴4的新额定电压值Umnx4＝1.2/1.35Umno＝88.89％Umno，对应新轴4的Am4点，饱和系数为1.0；
(3)对于Ⅲ9模式：
确定发电机定子工作额定电压为1.0Umno，饱和系数1.015，确定该点为发电机初始旧额定电压工作Am点；在Bm4点基础上，饱和系数为1.066，确定该点为工作Bm9点，然后电压下调30％Umnz，为Am3点，作为发电机扩展中心额定电压Umnz；在Am3点基础上，电压下调30％Umnz，饱和系数为1.0，为工作Cm9点，作为发电机额定工况电压运行下限；最后，确定所选双馈型发电机定子在Bm9-Am3-Cm9对应电压范围为：±30％Umnz(pu.)或±27.69％Umno(pu.)，新轴9的新额定电压Umnx9＝0.7*1.2/1.3/0.9Umno＝71.79％Umno，对应新轴9的Am9点，饱和系数1.0；
(4)对于Ⅲ10模式：
先确定发电机初始旧额定电压工作Am点，在Bm4基础上，饱和系数1.066，作为工作Bm10点，电压下调32.78％Umnz，为Am5点，作为发电机扩展范围中心额定电压Umnz(Umnz＝1.2/1.3278Umno)；在Am5基础上，电压下调29.625％Umno，饱和系数为1.0，为工作Cm10点，作为发电机额定工况电压运行下限；最后，确定所选双馈型发电机定子在Bm10-Am5-Cm10点内对应电压范围为：±32.78％Umnz(pu.)或±29.625％Umno(pu.)，新轴10的新额定电压Umnx10＝0.6722*1.2/1.3278/0.9Umno＝67.5％Umno，对应新轴10的Am10点，饱和系数为1.0。
CN201810120756.8A 2018-02-07 2018-02-07 提高双馈风电机组宽额定电压和高电压穿越范围的方法 Active CN108462201B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810120756.8A CN108462201B (zh) 2018-02-07 2018-02-07 提高双馈风电机组宽额定电压和高电压穿越范围的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810120756.8A CN108462201B (zh) 2018-02-07 2018-02-07 提高双馈风电机组宽额定电压和高电压穿越范围的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108462201A true CN108462201A (zh) 2018-08-28
CN108462201B CN108462201B (zh) 2021-04-20

Family

ID=63238589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810120756.8A Active CN108462201B (zh) 2018-02-07 2018-02-07 提高双馈风电机组宽额定电压和高电压穿越范围的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108462201B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040083993A1 (en) * 2002-10-23 2004-05-06 Seale Joseph B. State space control of solenoids
CN101310434A (zh) * 2005-11-11 2008-11-19 康弗蒂姆有限公司 功率变换器
CN102751741A (zh) * 2012-07-13 2012-10-24 浙江埃菲生能源科技有限公司 光伏逆变器的低电压穿越lvrt控制系统及方法
CN104617584A (zh) * 2015-02-12 2015-05-13 阳光电源股份有限公司 一种全功率风电系统的电网故障穿越方法和装置
US20160352230A1 (en) * 2015-05-26 2016-12-01 Hitachi, Ltd. Power Supply Apparatus
CN107078627A (zh) * 2014-09-11 2017-08-18 通用电器技术有限公司 电压源转换器
US20170324329A1 (en) * 2014-06-30 2017-11-09 Sungrow Power Supply Co., Ltd. Dc-dc converter with high transformer ratio

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040083993A1 (en) * 2002-10-23 2004-05-06 Seale Joseph B. State space control of solenoids
CN101310434A (zh) * 2005-11-11 2008-11-19 康弗蒂姆有限公司 功率变换器
CN102751741A (zh) * 2012-07-13 2012-10-24 浙江埃菲生能源科技有限公司 光伏逆变器的低电压穿越lvrt控制系统及方法
US20170324329A1 (en) * 2014-06-30 2017-11-09 Sungrow Power Supply Co., Ltd. Dc-dc converter with high transformer ratio
CN107078627A (zh) * 2014-09-11 2017-08-18 通用电器技术有限公司 电压源转换器
CN104617584A (zh) * 2015-02-12 2015-05-13 阳光电源股份有限公司 一种全功率风电系统的电网故障穿越方法和装置
US20160352230A1 (en) * 2015-05-26 2016-12-01 Hitachi, Ltd. Power Supply Apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
CN108462201B (zh) 2021-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chaudhary et al. Wind farm grid integration using vsc based hvdc transmission-an overview
Chen et al. Integrating wind farm to the grid using hybrid multiterminal HVDC technology
Blaabjerg et al. Power electronics for modern wind turbines
Mohod et al. A STATCOM-control scheme for grid connected wind energy system for power quality improvement
Park et al. The effect of SFCL on electric power grid with wind-turbine generation system
Hussain et al. Power quality improvement of grid connected wind energy system using DSTATCOM-BESS
Chary et al. Power quality enhancement for flexible operation of grid integrated wind farm with statcom
Xu et al. A coordinated marginal current control method for LCC-HVDC
Ying et al. Influence of synchronous condenser on voltage stability of HVDC
Dinic et al. Increasing wind farm capacity
Thomas et al. LVRT capability evaluation of DFIG based wind energy conversion system under type-A and type-C grid voltage sags
Nirmala et al. A STATCOM-control scheme for wind energy system to improve power quality
CN108462201A (zh) 提高双馈风电机组宽额定电压和高电压穿越范围的方法
Díaz González et al. Strategies for reactive power control in wind farms with STATCOM
CN105826941B (zh) 一种用于高压直流输电受端黑启动的控制方法
Xi et al. STATCOM control and operation with series connected transformer based 48-pulse VSC
Yu et al. Current-controlled offshore wind turbines connected with DRU-HVDC
Wang et al. Analysis of a commercial wind farm in Taiwan Part I: Measurement results and simulations
Roudsari et al. Half-bridge power quality conditioner for railway traction distribution system based on a new balancing transformer
Han et al. Economic technical analysis of low frequency transmission system under scene of renewable energy integration into grid
He et al. Simulation of large-scale energy storage to improve high-voltage DC stability
CN117081098B (zh) 一种新能源电力系统用高惯量强功率快速稳频/稳压装置
Wandira et al. A Reliability Analysis Of Supercapacitor Energy Storage In Multi Engine Unlimited Bus Systems Using The Critical Paths Method
CN220983413U (zh) 一种双馈变频器满电流测试电路
CN117878995B (zh) 构网型飞轮储能系统控制方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 618099 No.99, Zhujiang East Road, Jingyang District, Deyang City, Sichuan Province

Patentee after: Dongfang Electric Wind Power Co.,Ltd.

Address before: 618099 No.99, Zhujiang East Road, Jingyang District, Deyang City, Sichuan Province

Patentee before: DONGFANG ELECTRIC WIND POWER Co.,Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder