CN202550586U - 用于双馈式风力发电机组低电压穿越的开关和动态电阻 - Google Patents
用于双馈式风力发电机组低电压穿越的开关和动态电阻 Download PDFInfo
- Publication number
- CN202550586U CN202550586U CN2012201544131U CN201220154413U CN202550586U CN 202550586 U CN202550586 U CN 202550586U CN 2012201544131 U CN2012201544131 U CN 2012201544131U CN 201220154413 U CN201220154413 U CN 201220154413U CN 202550586 U CN202550586 U CN 202550586U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- double
- rotor
- voltage
- dynamic electric
- switch
- 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 - Lifetime
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 6
- 241001655249 Corvus brachyrhynchos Species 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
本实用新型公开一种用于双馈式风力发电机组低电压穿越的开关和动态电阻。它包括双馈式风力发电机组，双馈式风力发电机组的转子与转子变流器联接，同时转子还并联有撬棒电阻，定子则直接与电网联接，从而构成撬棒电阻低电压穿越控制拓扑结构，在双馈式风力发电机组的转子绕组和定子绕组上分别加设三个开关，三个动态电阻。它可以保证系统控制效果可行性的同时，使转子变流器的电压等级不提高，节约了系统的成本。
Description
技术领域
本实用新型属于风力发电机组低电压穿越控制领域，特别是用于双馈式风力发电机组低电压穿越的开关和动态电阻。
技术背景
近年来，风能因为具有清洁和经济的优点，受到越来越多的关注。随着风力发电及其控制技术的不断发展，风力发电机组的容量占整个电网的容量的比例呈现上升趋势。为了防止在故障期间电网因为风力发电机大量切出电网而出现不稳定现象，现在的电网都要求风力发电机组具有低电压穿越能力。低电压穿越是指风力发电机组在电网出现短路故障的情况下，不切出电网而依然保持运行，并按要求向电网提供一定功率的能力。
在各种类型的风力发电机中，双馈式风力发电机受到较多的青睐，这是因为一方面双馈式风力发电机允许转子变速运动，也就是说，此种类型的电机可以根据风速的大小调节转子的速度以使风能转化的效率最高；另一方面，双馈式风力发电机的变流器和转子相连，不是和定子相连，这使双馈式风力发电机的变流器的容量可以是电机系统容量的一部分，即节约了成本。但是对于双馈式风力发电机组，当定子端口的电压突然降低时，转子变流器很容易因为转子出现的过电流或过电压而受到损害。因此为了使双馈式风力发电机组具有低电压穿越能力，必须采取相应的控制策略。
对于双馈式风力发电机组，常用的低电压穿越控制技术可以分为两类：1，在不增加额外硬件的条件下控制系统的某些部件(Dawei Xiang, Li Ran, Peter J. Tavner, et.al., Control of a doubly fed induction generator in a wind turbine during grid fault ride-through, IEEE transactions on energy conversion, Vol. 21, No. 3, Sep. 2006; Lie Xu, Yi Wang, Dynamic modeling and control of DFIG-based wind turbines under unbalanced network conditions, IEEE transactions on power systems, Vol. 22, No. 1, Feb. 2007.)，如转子变流器或风机叶片；2，增加额外的硬件，如电压补偿装置(Patrick S. Flannery, Giri Venkataramanan, A fault tolerant doubly fed induction generator wind turbine using a parallel grid side rectifier and series grid side converter, IEEE transactions on power electronics, Vol. 23, No. 3, May. 2008; Christian Wessels, Fabian Gebhardt, Friedrich Willhelm Fuchs, Fault ride-through of a DFIG wind turbine using a dynamic voltage restorer during symmetrical and asymmetrical grid faults, IEEE transactions on power systems, Vol. 26, No. 3, Mar. 2011.)、功率补偿装置(K. E. Okedu, S. M. Muyeen, Rion Takahashi, et.al., Participation of facts in stabilizing DFIG with crowbar during grid fault based on grid codes, IEEE conference and exhibition, Dubai, Feb. 2011.)、电阻（Graham Pannell, David J.Atkinson, Bashar Zahawi, Mimimum-threhold crowbar for a fault-ride-through grid-code-compliant DFIG wind turbine, IEEE transactions on energy conversion, Vol. 25, No. 3, Sep. 2008; J. Yang, E. Fletcher, J. O. Reilly, A series dynamic resistor based converter protection schemes for doubly fed induction generator during various fault conditions, IEEE transactions on energy conversion, Vol. 25, No. 2, Jun. 2010）。
对于以上的低电压穿越控制策略，在转子上加入撬棒电阻的低电压策略具有结构简单，经济性好的优点，但也有不足和需要提高之处。当撬棒电组在低电压穿越阶段接入转子电路以抑制转子电流时，撬棒电阻的端口会出现较大的电压，而撬棒电阻的端口和转子变流器是相连的，因此必须提高转子变流器的电压等级，这便会提高系统的成本。另一方面，转子加入的撬棒电阻可以加快转子电流直流分量的衰减，但对暂态期间转子电流交流分量的大小的影响极小。
实用新型内容
为了提高普通撬棒电阻低电压穿越技术的有效性和减少其成本，本实用新型在普通撬棒电阻低电压穿越控制拓扑结构的基础上，提出了一种用于双馈式风力发电机组低电压穿越的开关和动态电阻。
本实用新型的技术方案如下：
一种用于双馈式风力发电机组低电压穿越的开关和动态电阻，它包括双馈式风力发电机组，双馈式风力发电机组的转子与转子变流器联接，同时转子还并联有撬棒电阻，定子则直接与电网联接，从而构成撬棒电阻低电压穿越控制拓扑结构，在双馈式风力发电机组的转子绕组和定子绕组上分别加设三个开关，三个动态电阻。
所述各开关串联放置在转子变流器和双馈式风力发电机组转子绕组的中间，位置处于转子变流器和撬棒电阻的接入点之间；所述动态电阻串联在定子上。
所述的开关由双向可控硅组成；所述的每个动态电阻由双向可控硅和电阻并联组成。
所述的开关和动态电阻具有以下两种工作模式：
系统正常运行时的工作模式：开关的双向可控硅导通，转子变流器和转子绕组保持连接，动态电阻的双向可控硅导通，定子电流经过双向可控硅，不经过电阻；
双馈式风力发电机定子端口突然出现低电压时的工作模式：在转子撬棒电阻接入后，开关的双向可控硅断开，使转子变流器和转子绕组断开，同时，动态电阻的双向可控硅断开，定子电流经过电阻，不经过双向可控硅。
本实用新型的优点是：
撬棒电阻和动态电阻的共同作用将加快转子故障电流的衰减，降低最大故障电流，缩短电机暂态时间。当双馈式风力发电机定子端口出现低电压时，转子和定子的故障电流主要含两种分量：直流分量和交流分量。其中，转子直流分量对应于定子交流分量，转子交流分量对应于定子直流分量。普通撬棒电阻的作用是加快转子直流分量的衰减，但暂态期间对转子交流分量的衰减的影响极小。电网故障期间，在定子加入电阻后，此电阻会加快定子直流分量和转子交流分量的衰减，原因是转子交流分量和定子直流分量的时间常数与定子电阻的大小成反比。因此撬棒电阻和动态电阻的共同作用将加快故障电流各分量的衰减。
在撬棒电阻接入系统后，本实用新型提出的开关打开，使转子变流器免于受到撬棒电阻端口出现的高电压的影响，即可以保证系统控制效果可行性的同时，使转子变流器的电压等级不提高，也就节约了系统的成本。
附图说明
图1是普通撬棒电阻低电压穿越的拓扑结构；
图2是本实用新型提出的低电压穿越方法的拓扑结构；
图3 两种低电压穿越策略对应的转子电流。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。
图2中，本实用新型用于双馈式风力发电机组低电压穿越的开关和动态电阻，是在普通撬棒电阻低电压穿越控制拓扑结构的基础上，在转子绕组和定子绕组上分别加上三个开关（图2中的A1,A2和A3），三个动态电阻（图2中的B1,B2和B3）。动态电阻由双向可控硅开关和电阻并联组成。
本实用新型具有以下两种工作方式：
当电网电压正常时，双向可控硅开关 A1,A2和A3闭合， 转子变流器和转子绕组相连；动态电阻B1,B2和B3的双向可控硅闭合，定子电流经过双向可控硅，不经过电阻。
当电网电压突然降低时，系统检测到转子电流增大到某一设定值，撬棒开关闭合，撬棒电阻接入转子电路。当接收到撬棒接入系统的信号后，系统发出指令，使双向可控硅开关 A1,A2和A3和动态电阻B1,B2和B3的双向可控硅断开，此时转子变流器和转子绕组断开，且定子电流经过电阻，不经过双向可控硅。
系统处于暂态期间，定子中串联电阻的目的是加快系统暂态分量的衰减。转子中串联开关的作用是使转子变流器免于受到撬棒电阻端口暂态电压的影响。
Claims (4)
1.一种用于双馈式风力发电机组低电压穿越的开关和动态电阻，它包括双馈式风力发电机组，双馈式风力发电机组的转子与转子变流器联接，同时转子还并联有撬棒电阻，定子则直接与电网联接，从而构成撬棒电阻低电压穿越控制拓扑结构，其特征是，在双馈式风力发电机组的转子绕组和定子绕组上分别加设三个开关，三个动态电阻。
2.如权利要求1所述的用于双馈式风力发电机组低电压穿越的开关和动态电阻，其特征是，所述各开关串联放置在转子变流器和双馈式风力发电机组转子绕组的中间，位置处于转子变流器和撬棒电阻的接入点之间；所述动态电阻串联在定子上。
3.如权利要求1或2所述的用于双馈式风力发电机组低电压穿越的开关和动态电阻，其特征是，所述的开关由双向可控硅组成；所述的每个动态电阻由双向可控硅和电阻并联组成。
4.如权利要求3所述的用于双馈式风力发电机组低电压穿越的开关和动态电阻，其特征是，所述的开关和动态电阻具有以下两种工作模式：
系统正常运行时的工作模式：开关的双向可控硅导通，转子变流器和转子绕组保持连接，动态电阻的双向可控硅导通，定子电流经过双向可控硅，不经过电阻；
双馈式风力发电机定子端口突然出现低电压时的工作模式：在转子撬棒电阻接入后，开关的双向可控硅断开，使转子变流器和转子绕组断开，同时，动态电阻的双向可控硅断开，定子电流经过电阻，不经过双向可控硅。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012201544131U CN202550586U (zh) | 2012-04-12 | 2012-04-12 | 用于双馈式风力发电机组低电压穿越的开关和动态电阻 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012201544131U CN202550586U (zh) | 2012-04-12 | 2012-04-12 | 用于双馈式风力发电机组低电压穿越的开关和动态电阻 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN202550586U true CN202550586U (zh) | 2012-11-21 |
Family
ID=47171154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2012201544131U Expired - Lifetime CN202550586U (zh) | 2012-04-12 | 2012-04-12 | 用于双馈式风力发电机组低电压穿越的开关和动态电阻 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN202550586U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102646991A (zh) * | 2012-04-12 | 2012-08-22 | 山东电力研究院 | 用于双馈式风力发电机组低电压穿越的开关和动态电阻 |
| CN109050859A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-12-21 | 同济大学 | 一种双馈式船舶混合轴带电机独立推进系统及其控制方法 |
| CN115380456A (zh) * | 2021-03-16 | 2022-11-22 | 通用电气公司 | 发电机及操作该发电机的方法 |
-
2012
- 2012-04-12 CN CN2012201544131U patent/CN202550586U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102646991A (zh) * | 2012-04-12 | 2012-08-22 | 山东电力研究院 | 用于双馈式风力发电机组低电压穿越的开关和动态电阻 |
| CN102646991B (zh) * | 2012-04-12 | 2014-10-15 | 山东电力研究院 | 用于双馈式风力发电机组低电压穿越的开关和动态电阻 |
| CN109050859A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-12-21 | 同济大学 | 一种双馈式船舶混合轴带电机独立推进系统及其控制方法 |
| CN109050859B (zh) * | 2018-06-12 | 2020-06-26 | 同济大学 | 一种双馈式船舶混合轴带电机独立推进系统及其控制方法 |
| CN115380456A (zh) * | 2021-03-16 | 2022-11-22 | 通用电气公司 | 发电机及操作该发电机的方法 |
| US11984259B2 (en) | 2021-03-16 | 2024-05-14 | General Electric Renovables España, S.L. | Electrical generator and method of operating the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102646991B (zh) | 用于双馈式风力发电机组低电压穿越的开关和动态电阻 | |
| CN108599256B (zh) | 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 | |
| El Moursi et al. | A parallel capacitor control strategy for enhanced FRT capability of DFIG | |
| CN102223125B (zh) | 一种电网电压故障时风电机组不间断运行控制方法及装置 | |
| CN101383576B (zh) | 一种大型风力发电机组穿越电网低电压故障的方法 | |
| CN103227477A (zh) | 一种双馈型风力发电机高压穿越控制方法 | |
| CN105140963B (zh) | 基于故障限流控制的双馈风力发电机系统及低电压穿越方法 | |
| US20170133971A1 (en) | Overvoltage protection self-trigger circuit for double fed induction generator (dfig) wind power system | |
| CN103560517B (zh) | 双馈风机低电压穿越方法 | |
| CN101917156A (zh) | 应对电网电压短时间跌落的风力发电机组防护方法及装置 | |
| CN103138289A (zh) | 一种高渗透率风电场的实时数字仿真建模的方法 | |
| Abed et al. | Low Voltage Ride-Through protection techniques for DFIG wind generator | |
| CN202550586U (zh) | 用于双馈式风力发电机组低电压穿越的开关和动态电阻 | |
| CN102290826A (zh) | 并网异步风力发电机组穿越电网低电压故障的方法 | |
| CN102299524A (zh) | 一种基于静分岔控制sgsc的dfig风电系统低电压穿越控制方法 | |
| CN102790404A (zh) | 具备低电压穿越功能的双馈型风电机组 | |
| CN103606964B (zh) | 一种风力发电机组及其实现低电压穿越保护的方法 | |
| CN104022529A (zh) | 基于改进Crowbar的双馈风力发电机低电压穿越控制方法 | |
| CN104779639B (zh) | 一种变流器系统及双馈式风力发电机组 | |
| CN106300415A (zh) | 一种无刷双馈风力发电机组组合的低电压穿越方法 | |
| CN104979848A (zh) | 一种变流器系统及双馈式风力发电机组停机方法 | |
| CN202384777U (zh) | 双馈式风力发电机组低电压穿越的动态电阻 | |
| CN204118716U (zh) | 一种适用于多源电网的分布式电源故障保护装置 | |
| CN201766546U (zh) | 一种应对电网电压短时间跌落的风力发电机组防护装置 | |
| Firouzi et al. | A modified transformer-type fault current limiter for enhancement fault ride-through capability of fixed speed-based wind power plants |
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: STATE ELECTRIC NET CROP. Effective date: 20121030 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20121030 Address after: 250002 Ji'nan City Central District, Shandong, No. 2 South Road, No. 500 Patentee after: Shandong Research Inst. of Electric Power Patentee after: State Grid Corporation of China Address before: 250002 Ji'nan City Central District, Shandong, No. 2 South Road, No. 500 Patentee before: Shandong Research Inst. of Electric Power |
|
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 250003 No. 2000, Wang Yue Road, Shizhong District, Ji'nan, Shandong Patentee after: Shandong Electric Power Research Institute Patentee after: State Grid Corporation of China Address before: 250002, No. 500, South Second Ring Road, Shizhong District, Shandong, Ji'nan Patentee before: Shandong Electric Power Research Institute Patentee before: State Grid Corporation of China |
|
| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20121121 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |