風(fēng)能發(fā)電機(jī)組

1、[風(fēng)能發(fā)電機(jī)組風(fēng)能發(fā)電機(jī)組]什么是風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越技術(shù)定義什么是風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越技術(shù)定義曾稱“低電壓穿越”。定義：小型發(fā)電系統(tǒng)在確定的時間內(nèi)承受一定限值的電網(wǎng)低電壓而不退出運(yùn)行的能力。一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越技術(shù)1、問題的提出對于變頻恒速雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)，在電網(wǎng)電壓跌落的情況下，由于與其配套的電力電子變流設(shè)備屬于ACDCAC型，容易在其轉(zhuǎn)子側(cè)產(chǎn)生峰值涌流，損壞變流設(shè)備，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)解列。在以前風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量較小的時候，為

2、了保護(hù)轉(zhuǎn)子側(cè)的勵磁裝置，就采取與電網(wǎng)解列的方式，但目前風(fēng)力發(fā)電的容量都很大，與電網(wǎng)解列后會影響整個電網(wǎng)的穩(wěn)定性，甚至?xí)a(chǎn)生連鎖故障。于是，根據(jù)這種情況，國外的專家就提出了風(fēng)力發(fā)電低電壓穿越的問題。2、LVRT概念的解釋當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時，風(fēng)電場需維持一段時間與電網(wǎng)連接而不解列，甚至要求風(fēng)電場在這一過程中能夠提供無功以支持電網(wǎng)電壓的恢復(fù)即低電壓穿越。目前對于風(fēng)力發(fā)電低電壓運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，主要以德國e.onz公司提出的為參考。雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于其自

3、身機(jī)構(gòu)特點，實現(xiàn)LVRT存在以下幾方面的難點：1)確保故障期間轉(zhuǎn)子側(cè)沖擊電流與直流母線過電壓都在系統(tǒng)可承受范圍之內(nèi)2)所采取的對策應(yīng)具備各種故障類型下的有效性3)控制策略須滿足對不同機(jī)組、不同參數(shù)的適應(yīng)性4)工程應(yīng)用中須在實現(xiàn)目標(biāo)的前提下盡量少地增加成本。3、電網(wǎng)電壓跌落后DFIG運(yùn)行的暫態(tài)過程分析(感覺這部分內(nèi)容需要理論推導(dǎo))在電網(wǎng)電壓跌落情況下，風(fēng)電機(jī)組中的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子側(cè)過流，同時轉(zhuǎn)子側(cè)電流的迅速增加會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子勵磁變流器

4、直流側(cè)電壓升高，發(fā)電機(jī)勵磁變流器的電流以及有功和無功都會產(chǎn)生振蕩。這是因為雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)在電網(wǎng)電壓瞬間跌落的情況下，定子磁鏈不能跟隨定子端電壓突變，從而會產(chǎn)生直流分量，由于積分量的減小，定子磁鏈幾乎不發(fā)生變化，而轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，會產(chǎn)生較大的滑差，這樣便會引起轉(zhuǎn)子繞組的過壓、過流。如果電網(wǎng)出現(xiàn)的是不對稱故障的話，會使轉(zhuǎn)子過壓與過流的現(xiàn)象更加嚴(yán)重，因為在定子電壓中含有負(fù)序分量，而負(fù)序分量可以產(chǎn)生很高的滑差。過流會損壞轉(zhuǎn)子勵磁變流器，而過壓會使

5、發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組絕緣擊穿。驅(qū)動電路太復(fù)雜。這里的可控硅串聯(lián)電路如果采用穿透型IGBT的話，IGBT必須串聯(lián)二極管。而采用非穿透型IGBT的話，通態(tài)損耗會很大。理論上，如果利用接觸器來代替可控硅開關(guān)的話，雖通態(tài)時無損耗，但斷開動作時間太長。而且由于該方案在輸電系統(tǒng)故障時發(fā)電機(jī)脫網(wǎng)運(yùn)行，因此對電網(wǎng)恢復(fù)正常運(yùn)行起不到積極的支持作用。通常雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的背靠背式勵磁變流器采用如圖5a所示的與電網(wǎng)并聯(lián)方式，這意味著勵磁變流器能向電網(wǎng)注入或吸收電流

6、。為了提高系統(tǒng)的低電壓穿越能力，文獻(xiàn)提到了一種新的連接方式如圖5b，即將變流器與電網(wǎng)進(jìn)行串聯(lián)連接，比如，變流器通過發(fā)電機(jī)定子端的串聯(lián)變壓器實現(xiàn)與電網(wǎng)串聯(lián)連接，則雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)定子端的電壓為網(wǎng)側(cè)電壓和變流器輸出的電壓之和。這樣便可以通過控制變流器的電壓來控制定子磁鏈，有效的抑制由于電網(wǎng)電壓跌落所造成的磁鏈振蕩，從而阻止轉(zhuǎn)子側(cè)大電流的產(chǎn)生，減小系統(tǒng)受電網(wǎng)擾動的影響，達(dá)到強(qiáng)化電網(wǎng)的目的。但這種方式將增加系統(tǒng)許多成本，控制也比較復(fù)雜。低電壓穿越

7、能力是當(dāng)電力系統(tǒng)中風(fēng)電裝機(jī)容量比例較大時，電力系統(tǒng)故障導(dǎo)致電壓跌落后，風(fēng)電場切除會嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，這就要求風(fēng)電機(jī)組具有低電壓穿越(LowVoltageRideThrough，LVRT)能力，保證系統(tǒng)發(fā)生故障后風(fēng)電機(jī)組不間斷并網(wǎng)運(yùn)行。風(fēng)電機(jī)組應(yīng)該具有低電壓穿越能力：a)風(fēng)電場必須具有在電壓跌至20%額定電壓時能夠維持并網(wǎng)運(yùn)行620ms的低電壓穿越能力b)風(fēng)電場電壓在發(fā)生跌落后3s內(nèi)能夠恢復(fù)到額定電壓的90%時，風(fēng)電場必須保持并網(wǎng)

8、運(yùn)行c)風(fēng)電場升壓變高壓側(cè)電壓不低于額定電壓的90%時，風(fēng)電場必須不間斷并網(wǎng)運(yùn)行。風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越(LVRT)能力的深度對機(jī)組造價影響很大根據(jù)實際系統(tǒng)對風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行合理的LVRT能力設(shè)計很有必要。對變速風(fēng)電機(jī)組LVRT原理進(jìn)行了理論分析對多種實現(xiàn)方案進(jìn)行了比較。在電力系統(tǒng)仿真分析軟件DIgSILENTPowecty中建立雙饋變速風(fēng)電機(jī)組及LVRT功能模型。以地區(qū)電網(wǎng)為例詳細(xì)分析系統(tǒng)故障對風(fēng)電機(jī)組機(jī)端電壓的影響依據(jù)不同的風(fēng)電場接入方案計

9、算風(fēng)電機(jī)組LVRT能力的電壓限值對風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行合理的LVRT能力設(shè)計。結(jié)果表明風(fēng)電機(jī)組LVRT能力的深度主要由系統(tǒng)接線和風(fēng)電場接入方案決定。設(shè)計風(fēng)電機(jī)組LVRT能力時機(jī)組運(yùn)行曲線的電壓限值應(yīng)根據(jù)具體接入方案進(jìn)行分析計算。解決：需要改動控制系統(tǒng)，變流器和變槳系統(tǒng)。我國的標(biāo)準(zhǔn)將是20%電壓，625ms，接近awea的標(biāo)準(zhǔn)。針對不同的發(fā)電機(jī)類型有不同的實現(xiàn)方法，最早采用也是最普遍的方案是采用CROWBAR有的已經(jīng)安裝在變頻器之中，根據(jù)不同的系