CN111555341A - 一种风力发电机组statcom工作模式启机控制方法 - Google Patents

一种风力发电机组statcom工作模式启机控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111555341A
CN111555341A CN202010294001.7A CN202010294001A CN111555341A CN 111555341 A CN111555341 A CN 111555341A CN 202010294001 A CN202010294001 A CN 202010294001A CN 111555341 A CN111555341 A CN 111555341A
Authority
CN
China
Prior art keywords
control system
rotating speed
state
main control
grid
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
CN202010294001.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111555341B (zh
Inventor
唐彬伟
袁牧
李焯静
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.)
MingYang Smart Energy Group Co Ltd
Original Assignee
MingYang Smart Energy Group 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 MingYang Smart Energy Group Co Ltd filed Critical MingYang Smart Energy Group Co Ltd
Priority to CN202010294001.7A priority Critical patent/CN111555341B/zh
Publication of CN111555341A publication Critical patent/CN111555341A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111555341B publication Critical patent/CN111555341B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • 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
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/16—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by adjustment of reactive power
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/04—Control effected upon non-electric prime mover and dependent upon electric output value of the generator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/08—Control of generator circuit during starting or stopping of driving means, e.g. for initiating excitation
    • 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
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28—The renewable source being wind energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2101/00—Special adaptation of control arrangements for generators
    • H02P2101/15—Special adaptation of control arrangements for generators for wind-driven turbines
    • 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
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/10—Flexible AC transmission systems [FACTS]
    • 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
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种风力发电机组STATCOM工作模式启机控制方法，包括上电自检状态、全功率变流器启机状态、无功并网状态、转速爬升状态、有功并网状态一共5个状态。本发明方法用于解决风力发电机组在未发电状态下任需发出无功功率的技术问题。采用本发明方法无需额外增加设备，仅需优化控制流程即可解决问题，有利于风力发电机组的推广。

Description

一种风力发电机组STATCOM工作模式启机控制方法
技术领域
本发明涉及大型半直驱风力发电机组的技术领域，尤其是指一种风力发电机组STATCOM(STATCOM为静止同步补偿器，是一种并联型无功补偿的FACTS装置，它能够发出或吸收无功功率，其结构与功能与风力发电机组全功率相同)工作模式启机控制方法。
背景技术
随着国家风电开发的大力支持，大量风力发电机组将接入电网。目前越来越多的电网开始要求风电厂需优先控制调节风力发电机组输出无功功率用于控制风电场并网点电压，但目前风力发电机组控制逻辑下均采用一键启机控制策略，即给出启机命令后，机组闭合机侧、网侧断路器，在转速达到设定值后启动全功率变流器调制，在达到并网转速后给出转矩需求和无功功率指令，并向电网输出有功及无功功率。因此，在机组未处于并网发电状态时无法发出无功功率。但在风力发电机组并网及未并网状态下时风电场均需风力发电机组发出无功功率，否则会造成风电场无功缺失，导致并网点电压超过额定电压范围。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种风力发电机组STATCOM工作模式启机控制方法，可有效解决风力发电机组在未发电状态下任需发出无功功率的技术问题，采用本方法无需额外增加设备，仅需优化控制流程即可解决问题，有利于风力发电机组的推广。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种风力发电机组STATCOM工作模式启机控制方法，包括以下步骤：
1)上电自检状态
在该状态下，风力发电机组进行控制系统初始化，所述控制系统包括主控系统、变流控制系统和变桨控制系统；所述主控系统自检，读取控制参数、故障参数、动作参数和统计变量；所述变流器控制系统自检，自检通过后告知主控系统；所述变桨控制系统自检，自检通过后告知主控系统；所述主控系统收到启动命令后，进入全功率变流器启机状态；
2)全功率变流器启机状态
在该状态下，所述主控系统向变流控制系统发出启机命令，所述变流控制系统收到启机命令后投入全功率变流器的预充电回路，并检测全功率变流器的直流母线电压是否达到设定值，若未达到设定值，继续等待直至达到设定值，若达到设定值，所述变流控制系统发出指令闭合全功率变流器的机侧断路器和网侧断路器，并退出预充电回路，预充电回路退出后，所述变流控制系统对全功率变流器的网侧变流器发出调制载波执行调制；所述变流控制系统发出准备运行指令等待转矩及无功功率需求指令给主控系统，机组进入无功并网状态；
3)无功并网状态
在该状态下，所述主控系统向变流控制系统发出参考无功需求值，所述变流控制系统收到无功需求指令后按照参考无功需求值执行输出对应无功功率上网；所述主控系统判断是否收到有功启机指令或满足有功启机自启动条件，若未收到有功启机指令或不满足有功启机自启动条件，继续等待并持续处于无功并网状态，若收到有功启机指令或满足有功启机自启动条件，则所述主控系统向变桨控制系统发出向待机位置变桨指令，所述变桨控制系统控制执行变桨，由90°向待机位置变桨；然后，所述主控系统检测发电机转速，若转速达不到爬升转速目标值，则继续等待并处于无功并网状态，直至转速达到爬升转速目标值，若转速达到爬升转速目标值，则机组进入转速爬升状态，其中，机组的叶轮转速为主控系统检测到的发电机实时转速RPM值；
4)转速爬升状态
在该状态下，所述主控系统向变桨控制系统发出向最小角度变桨指令，所述变桨控制系统执行变桨，由待机位置向最小角度变桨；然后，所述主控系统检测发电机转速，若转速达不到并网转速目标值，则继续等待并处于转速爬升状态，直至转速达到并网转速目标值，若转速达到并网转速目标值，则机组进入有功并网状态；
5)有功并网状态
在该状态下，所述主控系统向变流控制系统发出机侧调制运行指令，所述变流控制系统收到机侧调制运行指令后，执行机侧调试，并反馈给主控系统发出等待扭矩需求指令，所述主控系统收到等待扭矩需求指令后会向变流控制系统发出参考扭矩值，所述变流控制系统控制机侧转矩按照按参考扭矩值执行功率输出，最终启机流程结束。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
采用本发明方法无需额外增加设备，仅需优化控制流程即可解决风力发电机组未在并网发电状态下仍需发出无功功率的技术问题，有利于风力发电机组的推广。
附图说明
图1为风力发电机组主回路拓扑图。
图2为本发明方法的控制流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
参见图1所示，风力发电机组主回路拓扑包含叶轮、齿轮箱、永磁中速发电机、全功率变流器、升压系统、控制系统；全功率变流器包含：机侧断路器、机侧变流器、直流母线电容、制动回路、网侧变流器、网侧LC滤波、网侧断路器、预充电回路；升压系统包含：低压断路器、升压变压器、高压断路器；控制系统包括：主控系统、变流控制系统、变桨控制系统。
参见图2所示，本实施例提供的风力发电机组STATCOM工作模式启机控制方法，包括以下步骤：
1)上电自检状态
在该状态下，风力发电机组进行控制系统初始化；主控系统自检，读取控制参数、故障参数、动作参数和统计变量；变流器控制系统自检，自检通过后告知主控系统；变桨控制系统自检，自检通过后告知主控系统；所述主控系统收到启动命令后，进入全功率变流器启机状态。
2)全功率变流器启机状态
在该状态下，所述主控系统向变流控制系统发出启机命令，所述变流控制系统收到启机命令后投入预充电回路，并检测直流母线电压是否达到设定值，若未达到设定值，继续等待直至达到设定值，若达到设定值，所述变流控制系统发出指令闭合机侧断路器和网侧断路器，并退出预充电回路，预充电回路退出后，所述变流控制系统对网侧变流器发出调制载波执行调制；所述变流控制系统发出准备运行指令等待转矩及无功功率需求指令给主控系统，机组进入无功并网状态。
3)无功并网状态
在该状态下，所述主控系统向变流控制系统发出参考无功需求值，所述变流控制系统收到无功需求指令后按照参考无功需求值执行输出对应无功功率上网；所述主控系统判断是否收到有功启机指令或满足有功启机自启动条件，若未收到有功启机指令或不满足有功启机自启动条件，继续等待并持续处于无功并网状态，若收到有功启机指令或满足有功启机自启动条件，则所述主控系统向变桨控制系统发出向待机位置变桨指令，所述变桨控制系统控制执行变桨，由90°向待机位置变桨；然后，所述主控系统检测发电机转速，若转速达不到爬升转速目标值，则继续等待并处于无功并网状态，直至转速达到爬升转速目标值，若转速达到爬升转速目标值，则机组进入转速爬升状态，其中，机组的叶轮转速为主控系统检测到的发电机实时转速RPM值。
4)转速爬升状态
在该状态下，所述主控系统向变桨控制系统发出向最小角度变桨指令，所述变桨控制系统执行变桨，由待机位置向最小角度变桨；然后，所述主控系统检测发电机转速，若转速达不到并网转速目标值，则继续等待并处于转速爬升状态，直至转速达到并网转速目标值，若转速达到并网转速目标值，则机组进入有功并网状态。
5)有功并网状态
在该状态下，所述主控系统向变流控制系统发出机侧调制运行指令，所述变流控制系统收到机侧调制运行指令后，执行机侧调试，并反馈给主控系统发出等待扭矩需求指令，所述主控系统收到等待扭矩需求指令后会向变流控制系统发出参考扭矩值，所述变流控制系统控制机侧转矩按照按参考扭矩值执行功率输出，最终启机流程结束。
以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种风力发电机组STATCOM工作模式启机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)上电自检状态
在该状态下，风力发电机组进行控制系统初始化，所述控制系统包括主控系统、变流控制系统和变桨控制系统；所述主控系统自检，读取控制参数、故障参数、动作参数和统计变量；所述变流器控制系统自检，自检通过后告知主控系统；所述变桨控制系统自检，自检通过后告知主控系统；所述主控系统收到启动命令后，进入全功率变流器启机状态；
2)全功率变流器启机状态
在该状态下，所述主控系统向变流控制系统发出启机命令，所述变流控制系统收到启机命令后投入全功率变流器的预充电回路，并检测全功率变流器的直流母线电压是否达到设定值，若未达到设定值，继续等待直至达到设定值，若达到设定值，所述变流控制系统发出指令闭合全功率变流器的机侧断路器和网侧断路器，并退出预充电回路，预充电回路退出后，所述变流控制系统对全功率变流器的网侧变流器发出调制载波执行调制；所述变流控制系统发出准备运行指令等待转矩及无功功率需求指令给主控系统，机组进入无功并网状态；
3)无功并网状态
在该状态下，所述主控系统向变流控制系统发出参考无功需求值，所述变流控制系统收到无功需求指令后按照参考无功需求值执行输出对应无功功率上网；所述主控系统判断是否收到有功启机指令或满足有功启机自启动条件，若未收到有功启机指令或不满足有功启机自启动条件，继续等待并持续处于无功并网状态，若收到有功启机指令或满足有功启机自启动条件，则所述主控系统向变桨控制系统发出向待机位置变桨指令，所述变桨控制系统控制执行变桨，由90°向待机位置变桨；然后，所述主控系统检测发电机转速，若转速达不到爬升转速目标值，则继续等待并处于无功并网状态，直至转速达到爬升转速目标值，若转速达到爬升转速目标值，则机组进入转速爬升状态，其中，机组的叶轮转速为主控系统检测到的发电机实时转速RPM值；
4)转速爬升状态
在该状态下，所述主控系统向变桨控制系统发出向最小角度变桨指令，所述变桨控制系统执行变桨，由待机位置向最小角度变桨；然后，所述主控系统检测发电机转速，若转速达不到并网转速目标值，则继续等待并处于转速爬升状态，直至转速达到并网转速目标值，若转速达到并网转速目标值，则机组进入有功并网状态；
5)有功并网状态
在该状态下，所述主控系统向变流控制系统发出机侧调制运行指令，所述变流控制系统收到机侧调制运行指令后，执行机侧调试，并反馈给主控系统发出等待扭矩需求指令，所述主控系统收到等待扭矩需求指令后会向变流控制系统发出参考扭矩值，所述变流控制系统控制机侧转矩按照按参考扭矩值执行功率输出，最终启机流程结束。
CN202010294001.7A 2020-04-15 2020-04-15 一种风力发电机组statcom工作模式启机控制方法 Active CN111555341B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010294001.7A CN111555341B (zh) 2020-04-15 2020-04-15 一种风力发电机组statcom工作模式启机控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010294001.7A CN111555341B (zh) 2020-04-15 2020-04-15 一种风力发电机组statcom工作模式启机控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111555341A true CN111555341A (zh) 2020-08-18
CN111555341B CN111555341B (zh) 2022-05-03

Family

ID=72007424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010294001.7A Active CN111555341B (zh) 2020-04-15 2020-04-15 一种风力发电机组statcom工作模式启机控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111555341B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103840479A (zh) * 2013-12-16 2014-06-04 南方电网科学研究院有限责任公司 一种基于vsc-hvdc的交直流并联系统启动控制方法
CN104215904A (zh) * 2014-09-04 2014-12-17 同济大学 一种全功率变流器风电机组低电压穿越测试系统及方法
CN104716671A (zh) * 2015-04-09 2015-06-17 东南大学 一种电网黑启动方法
CN108599256A (zh) * 2018-05-28 2018-09-28 河海大学 一种基于转速调节的直驱式风电机组低电压穿越控制方法
CN109861286A (zh) * 2019-03-01 2019-06-07 明阳智慧能源集团股份公司 一种海上风力发电机组黑启动过程控制方法
CN110566402A (zh) * 2019-03-19 2019-12-13 南京南瑞继保电气有限公司 一种永磁直驱风机主控系统机组自动启停的控制方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103840479A (zh) * 2013-12-16 2014-06-04 南方电网科学研究院有限责任公司 一种基于vsc-hvdc的交直流并联系统启动控制方法
CN104215904A (zh) * 2014-09-04 2014-12-17 同济大学 一种全功率变流器风电机组低电压穿越测试系统及方法
CN104716671A (zh) * 2015-04-09 2015-06-17 东南大学 一种电网黑启动方法
CN108599256A (zh) * 2018-05-28 2018-09-28 河海大学 一种基于转速调节的直驱式风电机组低电压穿越控制方法
CN109861286A (zh) * 2019-03-01 2019-06-07 明阳智慧能源集团股份公司 一种海上风力发电机组黑启动过程控制方法
CN110566402A (zh) * 2019-03-19 2019-12-13 南京南瑞继保电气有限公司 一种永磁直驱风机主控系统机组自动启停的控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
付晓明: ""张家口某风电场无功补偿系统设计"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 *
周元立: ""永磁同步风力发电机平滑控制研究及主控系统设计"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111555341B (zh) 2022-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114665471B (zh) 基于风储联合系统的受端电网黑启动及协调恢复方法
CN109861286A (zh) 一种海上风力发电机组黑启动过程控制方法
CN216121820U (zh) 一种联合风光储的具有fcb功能火电厂黑启动系统
CN111509765A (zh) 一种单极闭锁故障场景下真双极柔直孤岛系统故障穿越控制策略
CN111884256B (zh) 一种新能源机组高电压穿越方法及系统
CN103501010B (zh) 一种双滞环控制的风电场无功支撑方法
CN108134404A (zh) 风力发电机组高电压穿越控制方法及装置
CN111555341B (zh) 一种风力发电机组statcom工作模式启机控制方法
CN201802563U (zh) 全功率鼠笼机组风力发电装置
CN117353386A (zh) 基于柴油发电机耦合燃机的黑启动系统及方法
CN110401216B (zh) 一种双馈风电机组并网装置
CN104362674B (zh) 一种基于安全运行电压的双馈风电机组高电压穿越方法
Dong et al. Low voltage ride through capability enhancement of PMSG-based wind turbine
Sharma Simulation and analysis of DFIG system with wind turbine implementing fuzzy logic controller
Liu et al. Emergency active power control considering power reserve for direct driven wind power system under overspeed power shedding operation
Tian et al. Dual-mode Switching Fault Ride-through Control Strategy for Self-synchronous Wind Turbines
CN109193698B (zh) 基于超级电容和直流母线电容实现风电场一次调频的方法
CN106451558A (zh) 具有大规模风电接入的电网系统
Zou et al. Fault ride-through performance of wind turbine with doubly fed induction generator
CN112615395A (zh) 一种屋顶光储型风电场黑启动方法
Fan et al. Frequency Emergency Control Strategy Considering the Operation Speed of Frequency Regulation resources
Guoqing et al. Study on Operation Characteristics of Wind Power Grid-connected Doubly-Fed AC/DC Hybrid System
Renxiao et al. Study on lvrt of dfig wind power system based on crowbar protection circuit
Yang et al. Research on fault ride-through control strategy for microgrid with wind farms and storages
Qu et al. Research and Engineering Field-test of a Renewable Energy Stations Rapid Power Control Technology for Improving Power Grid Stability

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