CN201434895Y - 模拟电网跌落的实验设备 - Google Patents

模拟电网跌落的实验设备 Download PDF

Info

Publication number
CN201434895Y
CN201434895Y CN 200920120795 CN200920120795U CN201434895Y CN 201434895 Y CN201434895 Y CN 201434895Y CN 200920120795 CN200920120795 CN 200920120795 CN 200920120795 U CN200920120795 U CN 200920120795U CN 201434895 Y CN201434895 Y CN 201434895Y
Authority
CN
China
Prior art keywords
transformer
power
winding
electrical network
power 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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN 200920120795
Other languages
English (en)
Inventor
王成俊
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.)
Shanghai Haide Control System Co., Ltd.
Original Assignee
Zhejiang Haide New Energy 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 Zhejiang Haide New Energy Co Ltd filed Critical Zhejiang Haide New Energy Co Ltd
Priority to CN 200920120795 priority Critical patent/CN201434895Y/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN201434895Y publication Critical patent/CN201434895Y/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

本实用新型涉及一种模拟电网跌落的实验设备，主要用于模拟电网跌落的情况，以检测风能领域的发电机、变流器等设备在电网跌落情况下的运行情况。本实用新型包括第一变压器、第二变压器、开关和交流电源；所述第一变压器的副边包括第一绕组和第二绕组，所述第二绕组与第二变压器的副边串联，所述第二变压器的原边与开关和交流电源并联。本实用新型结构设计合理，原理正确可行，在检测风能领域的发电机、变流器等设备时，无需运到现场再等电网出现短路、跌落等故障，节省了产品交付的时间。

Description

模拟电网跌落的实验设备
技术领域
本实用新型涉及一种模拟电网跌落的实验设备，主要用于模拟电网跌落的情况，以检测风能领域的发电机、变流器等设备在电网跌落情况下的运行情况。
背景技术
在风能发电系统中，变流器控制着发电机的励磁，并将发电机发出电能的频率、幅值控制在恒定，根据上级主控系统的要求调节发出电能的功率因数。但在电网运行过程中，会出现诸如电网操作过电压、电网某点对地短路、电网某点相间短路等故障。由于风能相对于火力、水力发电的不稳定性，在电网出现故障的情况下，风力发电系统由于自身容量限制的原因，容易脱网而不能继续发电支撑电网。随着风力发电装机容量的增大，这一问题也越加明显。因此，各大电网公司对风力发电系统提出了低压穿越、高压穿越的技术要求，要求风力发电机组在电网故障的一段时间内，继续发出无功功率来支撑电网。
目前在电网公司开始普遍强调低压穿越技术要求的背景下，变流器成为整个风力发电机组实现低压穿越的关键。变流器在保护本身不被电网跌落感应形成的转子反灌电流破坏的前提下，给发电机转子提供超前/滞后励磁电流，使发电机发出足够的无功功率来短时间支撑电网。
由于电网的实际容量巨大，造成风力发电机组在开发阶段对样机进行低压穿越实验验证，模拟电网跌落故障非常困难。不少变流器厂商和整机厂商采取了现场试用的方法，但电网出现短路、跌落等故障具有非常大的随机性，现场试用往往占用过多的时间，影响产品的交付。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的上述缺点，而提供一种结构设计合理、原理正确、实际可行的模拟电网跌落的实验设备。
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种模拟电网跌落的实验设备，其特征在于：包括第一变压器、第二变压器、开关和交流电源；所述第一变压器的副边包括第一绕组和第二绕组，所述第二绕组与第二变压器的副边串联，所述第二变压器的原边与开关和交流电源并联。
本实用新型所述第二绕组为可变绕组。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：1、结构设计合理；2、使用模拟方法模拟了电网正常、跌落、恢复的过程，可以在需要的情况下随时模拟出上述情况，这样在检测风能领域的发电机、变流器等设备时，无需运到现场再等电网出现短路、跌落等故障，节省了产品交付的时间。
附图说明
图1为本实用新型用于检测风能发电机和风能变流器时的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例：
参见图1，本实用新型包括第一变压器T1、第二变压器T2、开关K和交流电源AC。第一变压器T1的副边包括第一绕组W1和第二绕组W2，第二绕组W2为可变绕组，其与第二变压器T2的副边N2串联，第二变压器T2的原边N1与开关K和交流电源AC并联。
在本实施例中，本实用新型用来检测新出产的风能发电机和风能变流器在电网跌落过程中的运行情况。
将第一变压器T1的原边W接入中高压电网，电网经过第一变压器T1降低为690V或者400V的交流电。第一变压器T1的第一绕组W1给风能变流器B、原动机M、拖动变频器C供电，第二绕组W2将双馈异步发电机G发出的690V或者400V的交流电经过升压送入中高压电网。因为双馈异步发电机G在运行发电时需要助力，因此设置了原动机M，原动机M与双馈异步发电机G用传动轴1连接。拖动变频器C的作用是平稳驱动原动机M。
通过调节第二变压器T2串入的交流电源AC的输出电压和改变第一变压器T1的第二绕组W2的匝数，可以在不影响电网电压的情况下改变双馈异步发电机G定子端口的电压，模拟电网电压跌落。从能量流动的角度来看，因为交流电源AC具有能量双向流动的能力，使得一部分双馈异步发电机G发出的电能通过交流电源AC回馈入电网，另一部分双馈异步发电机G输出的能量通过第一变压器T1的第二绕组W2回馈入电网。
实验过程中，设实验装置额定输出电压为U，实际输出电压为U′；设第一变压器T1的第二绕组W2额定匝数为N2，额定输出电压为UN2；则U＝UN2。实验装置额定输出电压U为690V或者400V的交流电压，即UN2为690V或者400V的交流电压。
实验开始，使开关K处于断开状态，打开交流电源AC。将第一变压器T1的第二绕组W2匝数调节为实验匝数，设该实验匝数为N2′；设第一变压器T1输出电压为U1，U1即为第一变压器T1的第二绕组W2的实际输出电压，则U1＝UN2×N2′/N2，在本实施例中，第一变压器T1输出电压U1为实验装置额定输出电压U的20％。第二变压器T2的输出电压为U2，U2即为第二变压器T2的副边N2的实际输出电压，调节交流电源AC，将U2的值调节为UN2×(1-N2′/N2)，即U2为实验装置额定输出电压U的80％，则此时实验装置实际输出电压U′＝U1+U2＝U，此时双馈异步发电机G定子端口电压即为额定的交流输出电压690V或者400V，模拟了电网正常的情况。
闭合开关K，则此时第二变压器T2的原边N1被短路，副边N2的电压输出为0V，即第二变压器T2的输出电压U2＝0V，此时实验装置实际输出电压U′＝U1，双馈异步发电机G定子端口电压瞬间变为U1，此时从双馈异步发电机G定子端口上看，定子连接处的电压跌落至正常额定值的20％，即模拟出了电网电压跌落的故障。交流电源AC此时由于输出短路，进入逐波限流的工作方式。经过大约150ms的短路持续时间，开关K断开，交流电源AC输出结束短路状态，但是由于第二变压器T2励磁、交流电源AC仍工作在逐波限流工作方式而输出电流恒定等原因，第二变压器T2的输出电压U2逐渐升高到UN2×(1-N2′/N2)。在双馈异步发电机G定子端口上看，定子连接处的电压(即实际应用环境中的电网电压)逐渐升高到额定值，即模拟出了电网电压跌落后恢复的整个过程。对于电网电压跌落后，电压恢复的时间和速度要求，可以通过匹配交流电源AC的输出负载来实现。如果交流电源AC为数字控制的电源，则可以通过事先设定逐波限流的工作方式的输出电流来实现模拟电网恢复的时间和速度的要求。
如果考虑串入第二绕组W2回馈回路中的第二变压器T2与第一变压器T1第二绕组W2变比的变化，理论上可以模拟电网电压跌倒0的极端情况。此时，第一变压器T1的第二绕组W2相当于短路，第二变压器T2和交流电源AC完全提供双馈异步发电机G定子的功率变换，这样就要求第二变压器T2和交流电源AC的容量足够大，并且交流电源AC具有电能双向流动的能力。因为中高压电网的电压一定、双馈异步发电机G定子输出的电压一定，第一变压器T1的第二绕组W2的变比越低，则第二变压器T2的变比越高。第二变压器T2与双馈异步发电机G、第一变压器T1的第二绕组W2是串联的关系，内部通过的电流一致，则功率的分配由电压的分配来决定。双馈异步发电机G作为回馈支路的电源，提供一定的功率，通过第一变压器T1的第二绕组W2回馈的功率越少，则通过第二变压器T2回馈的功率越多，对交流电源AC和变压器第二变压器T2的容量要求越大。
另外，在第二变压器T2短路期间，短路的电流非常大，高达几万安培，此时开关K如果用传统的机械式开关器件的话，如框架式断路器，其价格昂贵，安装使用较繁琐。机械式开关的动作延迟时间最大为50～70ms，动作延迟时间差异对短路时间的影响不能忽略，也成为用机械式开关控制短时间短路的一个难点。而使用电力电子器件来作为开关K，如SCR、晶闸管等，则会相应简单的解决这一问题，因为SCR、晶闸管的开通延迟时间一般为微秒级，与短路时间相比可以忽略不计。SCR、晶闸管的短时间过流承受能力很强，额定电流为800A的晶闸管在150ms内承受的最大峰值电流可以达到6000A。关断需要通过触发脉冲的结束，电流自然过零关断。关断造成的延迟最大为半个周期，50Hz电网频率下为10ms，相比机械式开关的开关动作延迟可以接受。采用晶闸管等电力电子器件来实现短路的开关还在成本上相对于机械式开关具有相当大的优势。如果需要完全满足150ms的跌落时间的话，需要对晶闸管进行关断控制，需要增加一定复杂程度的关断换流电路，并且对关断过压进行吸收抑制；或者使用全控型的IGCT来实现。电力电子器件中承受过电流能力最强的器件为晶闸管和IGCT，在此短路控制的应用环境中，两者的性能特性较为适合。
如果双馈异步发电机G为1.5MW级别，则满功率输出情况下，电网跌落到20％所需要的交流电源AC功率为1.2MW；75％输出功率，电网跌落到20％所需要的交流电源AC功率为900KVA。设进行电网跌落实验的发电系统的功率为Ptotal，交流电源AC的功率为Pac-source，跌落百分比为K，输出负载百分比为J，则：Pac-source＝Ptotal·K·J。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不脱离本实用新型的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1、一种模拟电网跌落的实验设备，其特征在于：包括第一变压器、第二变压器、开关和交流电源；所述第一变压器的副边包括第一绕组和第二绕组，所述第二绕组与第二变压器的副边串联，所述第二变压器的原边与开关和交流电源并联。
2、根据权利要求1所述的模拟电网跌落的实验设备，其特征在于：所述第二绕组为可变绕组。
CN 200920120795 2009-06-01 2009-06-01 模拟电网跌落的实验设备 Expired - Fee Related CN201434895Y (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200920120795 CN201434895Y (zh) 2009-06-01 2009-06-01 模拟电网跌落的实验设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200920120795 CN201434895Y (zh) 2009-06-01 2009-06-01 模拟电网跌落的实验设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN201434895Y true CN201434895Y (zh) 2010-03-31

Family

ID=42053708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200920120795 Expired - Fee Related CN201434895Y (zh) 2009-06-01 2009-06-01 模拟电网跌落的实验设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN201434895Y (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101882798A (zh) * 2010-06-18 2010-11-10 深圳市禾望电气有限公司 一种低压穿越测试控制装置
CN101929919A (zh) * 2010-08-05 2010-12-29 山东中实易通集团有限公司 水轮发电机组事故低油压关闭导叶试验方法及其系统
TWI398576B (zh) * 2010-05-05 2013-06-11 Jiann Fuh Chen 風力發電模擬裝置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI398576B (zh) * 2010-05-05 2013-06-11 Jiann Fuh Chen 風力發電模擬裝置
CN101882798A (zh) * 2010-06-18 2010-11-10 深圳市禾望电气有限公司 一种低压穿越测试控制装置
CN101929919A (zh) * 2010-08-05 2010-12-29 山东中实易通集团有限公司 水轮发电机组事故低油压关闭导叶试验方法及其系统
CN101929919B (zh) * 2010-08-05 2011-08-10 山东中实易通集团有限公司 水轮发电机组事故低油压关闭导叶试验方法及其系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101566672B (zh) 模拟电网跌落的实验方法
Xu et al. Advanced control of doubly fed induction generator for wind power systems
Howlader et al. A comprehensive review of low voltage ride through capability strategies for the wind energy conversion systems
Muyeen et al. Variable speed wind turbine generator system with current controlled voltage source inverter
Skytt et al. HVDC Light for connection of wind farms
Flannery et al. Evaluation of voltage sag ride-through of a doubly fed induction generator wind turbine with series grid side converter
CN103217641A (zh) 一种风电变流器的crowbar电路的测试装置及测试方法
CN203967764U (zh) 一种风力发电机组双模式变流器
KR20110026500A (ko) 저 전압 보상
CN104242347A (zh) 一种风电变流器的高电压穿越方法
CN102508162A (zh) 风力发电机组低电压穿越检测系统及方法
CN104578150A (zh) 一种双馈型风力发电机组的控制方法
Chary et al. Power quality enhancement for flexible operation of grid integrated wind farm with statcom
CN105869507A (zh) 一种兆瓦级水力发电模拟系统
CN103227476A (zh) 一种低电压穿越或低电压支撑综合试验系统
CN201434895Y (zh) 模拟电网跌落的实验设备
Saleh et al. Power controller for PMG-based WECSs with battery storage systems
CN103501010A (zh) 一种双滞环控制的风电场无功支撑方法
Dai et al. Black start technology for local power grid via PMSG-based wind power generation
Bangar et al. Control strategy requirements for connection of offshore windfarms using VSC-HVDC for frequency control
Molinas et al. Reactive support for wind and wave farms with a STATCOM for integration into the power system
Firouzi et al. A modified transformer-type fault current limiter for enhancement fault ride-through capability of fixed speed-based wind power plants
CN206497189U (zh) 一种风力发电用高性能电压跌落发生器
Zhifeng et al. Research on the Amplitude-frequency Characteristics and Grid-connected Strategy of High-permeability Hydroelectric Isolated Networks
Yuan et al. A study on auto-reclosing strategy for large-scale wind farm transmission line

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SHANGHAI HI-TECH CONTROL SYSTEM CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: ZHEJIANG HAIDE NEW ENERGY CO., LTD.

Effective date: 20140509

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 314500 JIAXING, ZHEJIANG PROVINCE TO: 201114 MINHANG, SHANGHAI

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20140509

Address after: 201114, No. 777, Chun Chun Road, Shanghai, Minhang District

Patentee after: Shanghai Haide Control System Co., Ltd.

Address before: 314500 Zhejiang Province, Tongxiang city wide road No. 135

Patentee before: Zhejiang Haide New Energy Co., Ltd.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100331

Termination date: 20170601

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee