CN208190263U - 一种次同步振荡抑制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种次同步振荡抑制装置，适用于双馈风机,次同步振荡抑制装置包括：信号采集模块、超前滞后校正模块以及控制信号输出模块；信号采集模块用于连接双馈风机中的双馈感应发电机，信号采集模块用于采集双馈感应发电机的数据；信号采集模块与超前滞后校正模块连接，超前滞后校正模块与控制信号输出模块连接，控制信号输出模块用于连接双馈风机中的背靠背变换器；超前滞后校正模块对双馈感应发电机的数据进行调制，以使控制信号输出模块基于调制后的所述双馈感应发电机的数据对背靠背变换器进行控制。采用本实用新型的实施例，能够在双馈风机并网运行时提供次同步振荡抑制能力的装置，从而提高双馈风机运行的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电网技术领域，尤其涉及一种次同步振荡抑制装置。
背景技术
随着风力发电等新能源并网容量的增加，大功率电力电子技术的广泛采用，以多源多变换复杂交直流系统为组成架构的新能源电力系统逐渐形成，由此引发的次同步振荡新问题不断凸显。大规模风电经固定串补线路送出时，风力发电机组可能会存在由于转子侧变流器与固定串补之间相互作用而引起的次同步振荡问题，称为次同步控制相互作用(SSCI)。SSCI是随着风力发电技术的快速发展而出现的一种新的次同步振荡现象。次同步振荡的概念和内涵不断延伸，它们的起因、表现形式、影响程度、监测和抑制方法等诸多错综复杂的问题再一次引起世界范围的广泛重视。
近年来，风力发电在国内外得到了迅猛的发展。2014年我国新增风电装机容量为2319.6万千瓦，单年装机容量首次突破2000万千瓦，同时累计装机量达到1.14609亿千瓦，突破了1.1亿千瓦。由于风电场大多地处偏远地区，远离负荷中心，常采用串联补偿技术解决大规模风电外送问题。但是，串联补偿技术存在诱发风电机组的次同步振荡(Sub-Synchronous Oscillation，SSO)风险，不利于风电场以及外送系统的安全稳定运行。随着次同步振荡风险的加剧，双馈风力发电机的运行控制应具有次同步振荡的抑制能力，现有的双馈风机大都不具备此功能，容易引发次同步振荡。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的是提供一种次同步振荡抑制装置，能够在双馈风机并网运行时提供次同步振荡抑制能力的装置，从而提高双馈风机运行的稳定性。
为实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种次同步振荡抑制装置，适用于双馈风机,所述次同步振荡抑制装置包括：信号采集模块、超前滞后校正模块以及控制信号输出模块；其中，
所述信号采集模块用于连接所述双馈风机中的双馈感应发电机，所述信号采集模块用于采集所述双馈感应发电机的数据；
所述信号采集模块与所述超前滞后校正模块连接，所述超前滞后校正模块与所述控制信号输出模块连接，所述控制信号输出模块用于连接所述双馈风机中的背靠背变换器；
所述超前滞后校正模块对所述双馈感应发电机的数据进行调制，以使所述控制信号输出模块基于调制后的所述双馈感应发电机的数据对所述背靠背变换器进行控制。
与现有技术相比，本实用新型公开的次同步振荡抑制装置通过所述信号采集模块采集所述双馈感应发电机的电压数据和电流数据，再通过所述超前滞后校正模块对所述电压数据和电流数据进行信号调制，从而使得所述控制信号输出模块根据调制后的所述电压数据和所述电流数据生成控制信号，并将所述控制信号发送给所述背靠背变换器，以使所述背靠背变换器根据所述控制信号控制所述双馈感应发电机的输出功率。解决了现有技术中随着次同步振荡风险的加剧，双馈风力发电机的容易引发次同步振荡的问题，不利于风电场以及外送系统的安全稳定运行的问题，能够在双馈风机并网运行时提供次同步振荡抑制能力的装置，从而提高双馈风机运行的稳定性。
作为上述方案的改进，所述次同步振荡抑制装置还包括判断模块，所述信号采集模块通过所述判断模块实现与所述超前滞后校正模块的连接，所述判断模块为内含一判定流程的处理器。
作为上述方案的改进，所述信号采集模块包括电压传感器和电流传感器。
作为上述方案的改进，所述次同步振荡抑制装置还包括显示模块，所述显示模块与所述超前滞后校正模块连接，所述显示模块包括控制面板和显示屏。
作为上述方案的改进，所述次同步振荡抑制装置还包括保护模块，所述保护模块与所述信号采集模块连接,所述保护模块还用于连接所述双馈感应发电机；其中，所述保护模块包括过压保护单元和过流保护单元。
作为上述方案的改进，所述双馈风机还包括齿轮箱，所述齿轮箱与所述双馈感应发电机连接。
作为上述方案的改进，所述双馈风机还包括风力机，所述风力机与所述齿轮箱连接。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的一种次同步振荡抑制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参见图1，图1是本实用新型实施例提供的一种次同步振荡抑制装置的结构示意图；一种次同步振荡抑制装置20，适用于双馈风机10,所述次同步振荡抑制装置20包括：信号采集模块22、超前滞后校正模块24以及控制信号输出模块25；其中，
所述信号采集模块22用于连接所述双馈风机10中的双馈感应发电机11，所述信号采集模块22用于采集所述双馈感应发电机11的数据；
所述信号采集模块22与所述超前滞后校正模块24连接，所述超前滞后校正模块24与所述控制信号输出模块25连接，所述控制信号输出模块25用于连接所述双馈风机10中的背靠背变换器12；
所述超前滞后校正模块24对所述双馈感应发电机11的数据进行调制，以使所述控制信号输出模块25基于调制后的所述双馈感应发电机11的数据对所述背靠背变换器12进行控制。
具体的，所述双馈风机10通过所述双馈感应发电机11进行发电，所述双馈感应发电机11包括定子绕组和转子绕组，所述转子绕组上设有滑环和电刷，可以从定子和转子两侧回馈能量。当所述双馈感应发电机11采用交流励磁发电方式时，所述转子的转速与励磁电流的频率有关，从而使得交流励磁发电机的内部电磁关系既不同于异步发电机又不同于同步发电机，却兼有同步发电机和异步发电机的特点，控制灵活性好，具有较强的无功调节能力。当所述双馈感应发电机11采用变速恒频发电方式时，可按照捕获最大风能的要求，在风速变化的情况下实时调节风力机转速，使之始终运行在与该风速对应的最佳转速上，从而提高了机组发电效率，优化了风力机的运行性能，还可使发电机组与电网系统之间实现良好的柔性连接，比传统的恒速恒频发电系统更容易实现并网操作及运行。
具体的，通过所述次同步振荡抑制装置20能够避免所述双馈风机10发生次同步振荡。具体的，在所述次同步振荡抑制装置20开始工作时，所述信号采集模块22采集所述双馈感应发电机11的数据，其中，所述双馈感应发电机11的数据包括电流数据和电压数据，所述信号采集模块22将所述电流数据和所述电压数据发送给所述超前滞后校正模块24，所述超前滞后校正模块24对所述电压数据和所述电流数据进行信号调制，得到调制后的电压数据和调制后的电流数据。
具体的，所述超前滞后校正模块24包括电压校正单元和电流校正单元，所述电压校正单元包括一个比例环节，其中，所述电压校正单元的校正公式为：
U＝K*u公式(1)；其中，U为所述调制后的电压数据，K为所述比例环节中的比例系数，u为所述电压数据,优选的，所述电压校正单元可以是运算放大器。
具体的，所述电流校正单元包括一个比例环节和三个超前-滞后环节，所述电流数据经过所述比例环节和三个所述超前-滞后环节的串联校正，其中，所述电流校正单元的校正公式为：
其中，I为所述调制后的电流数据，K为所述比例环节中的比例系数，i为所述电流数据，S为所述超前-滞后环节中的复变量；T1～T12为所述超前-滞后环节的变量，可外界人为给定。
具体的，所述超前-滞后环节包括超前校正和滞后校正，所述超前校正主要能使瞬态响应得到显著改善，其稳态精度的提高则较少。所述滞后校正能使稳态精度得到显著提高，但瞬态响应的时间随之而增加。所述超前-滞后环节综合了超前校正和滞后校正的两者特性，即能同时改善瞬态特性和稳态特性。优选的，所述电流校正单元包括一个运算放大器和三个超前-滞后电路，所述超前-滞后电路包括前置计数器和后置计数器。
具体的，当所述超前滞后校正模块24对所述电压数据和所述电路数据进行信号调制后得到调制后的电压数据进和调制后的电流数据，所述超前滞后校正模块24将所述调制后的电压数据和所述调制后的电压数据发送给所述控制信号输出模块25，所述控制信号输出模块25对所述调制后的电压数据和所述调制后的电压数据进行计算，得到所述背靠背变换器12中转子电流的控制信号，并将所述控制信号发送给所述背靠背变换器12，以使所述背靠背变换器12根据所述控制信号控制所述双馈感应发电机11的输出功率，从而使得所述双馈感应发电机11的输出功率稳定，不会发生次同步振荡。
优选的，所述次同步振荡抑制装置20还包括判断模块23，所述信号采集模块22通过所述判断模块23实现与所述超前滞后校正模块24的连接，所述判断模块23为内含一判定流程的处理器。具体的，所述判断模块23中设有预设条件，当所述信号采集模块22采集到所述双馈感应发电机11的电压数据和电流数据时，首先对所述电压数据和所述电流数据进行判断，当所述电压数据和所述电流数据满足所述预设条件时，判定所述双馈感应发电机11发生次同步振荡，此时所述超前滞后校正模块24开始对所述电压数据和所述电流数据进行信号调制；当所述电压数据和所述电流数据不满足所述预设条件时，判定所述双馈感应发电机11没有发生次同步振荡，此时所述超前滞后校正模块24不工作。所述判断模块23能够避免所述超前滞后校正模块24一直处在工作状态而浪费资源。
优选的，所述信号采集模块22包括电压传感器和电流传感器。其中，所述电压传感器用于采集所述双馈感应发电机11中的电压数据，所述电流传感器用于采集所述双馈感应发电机11中的电流数据。
优选的，所述次同步振荡抑制装置20还包括显示模块26，所述显示模块26与所述超前滞后校正模块24连接，所述显示模块26包括控制面板和显示屏。具体的，所述控制面板可以人为输入控制信息对所述超前滞后校正模块24中的参数(比如T1)进行设定，所述显示屏可以显示出所述超前滞后校正模块24在信号调制过程中的响应曲线，更方便人工控制。
优选的，所述次同步振荡抑制装置20还包括保护模块21，所述保护模块21与所述信号采集模块22连接,所述保护模块21还用于连接所述双馈感应发电机11；其中，所述保护模块21包括过压保护单元和过流保护单元。具体的，当所述信号采集模块22采集的所述电压数据过高时，所述过压保护单元控制所述双馈感应发电机11停止工作，从而保护所述双馈感应发电机11。具体的，当所述信号采集模块22采集的所述电流数据过高时，所述过流保护单元控制所述双馈感应发电机11停止工作，从而保护所述双馈感应发电机11。
优选的，所述双馈风机10还包括齿轮箱13，所述齿轮箱13与所述双馈感应发电机11连接。所述双馈风机10还包括风力机14，所述风力机14与所述齿轮箱13连接。所述风力机14带动所述齿轮箱13中的齿轮转动，所述齿轮箱13控制所述双馈感应发电机11开始发电。
与现有技术相比，本实用新型公开的次同步振荡抑制装置20通过所述信号采集模块采集22所述双馈感应发电机11的电压数据和电流数据，再通过所述超前滞后校正模块24对所述电压数据和电流数据进行调制，从而使得所述控制信号输出模块15根据调制后的所述电压数据和所述电流数据生成控制信号，并将所述控制信号发送给所述背靠背变换器12，以使所述背靠背变换器12根据所述控制信号控制所述双馈感应发电机11的输出功率。解决了现有技术中随着次同步振荡风险的加剧，双馈风力发电机的容易引发次同步振荡的问题，不利于风电场以及外送系统的安全稳定运行的问题，能够在所述双馈风机10并网运行时提供次同步振荡抑制能力的装置，从而提高双馈风机运行的稳定性。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种次同步振荡抑制装置，其特征在于，适用于双馈风机,所述次同步振荡抑制装置包括：信号采集模块、超前滞后校正模块以及控制信号输出模块；其中，
所述信号采集模块用于连接所述双馈风机中的双馈感应发电机，所述信号采集模块用于采集所述双馈感应发电机的数据；
所述信号采集模块与所述超前滞后校正模块连接，所述超前滞后校正模块与所述控制信号输出模块连接，所述控制信号输出模块用于连接所述双馈风机中的背靠背变换器；
所述超前滞后校正模块对所述双馈感应发电机的数据进行调制，以使所述控制信号输出模块基于调制后的所述双馈感应发电机的数据对所述背靠背变换器进行控制。
2.如权利要求1所述的次同步振荡抑制装置，其特征在于，所述次同步振荡抑制装置还包括判断模块，所述信号采集模块通过所述判断模块实现与所述超前滞后校正模块的连接，所述判断模块为内含一判定流程的处理器。
3.如权利要求1所述的次同步振荡抑制装置，其特征在于，所述信号采集模块包括电压传感器和电流传感器。
4.如权利要求1所述的次同步振荡抑制装置，其特征在于，所述次同步振荡抑制装置还包括显示模块，所述显示模块与所述超前滞后校正模块连接，所述显示模块包括控制面板和显示屏。
5.如权利要求1所述的次同步振荡抑制装置，其特征在于，所述次同步振荡抑制装置还包括保护模块，所述保护模块与所述信号采集模块连接,所述保护模块还用于连接所述双馈感应发电机；其中，所述保护模块包括过压保护单元和过流保护单元。
6.如权利要求1所述的次同步振荡抑制装置，其特征在于，所述双馈风机还包括齿轮箱，所述齿轮箱与所述双馈感应发电机连接。
7.如权利要求6所述的次同步振荡抑制装置，其特征在于，所述双馈风机还包括风力机，所述风力机与所述齿轮箱连接。
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