并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機組安全穿越低電壓故障裝置
大型并網(wǎng)雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機組屬輕型大容量塔上結(jié)構(gòu),采用高速齒輪箱傳遞動力,發(fā)電機轉(zhuǎn)子側(cè)接電力電子功率變換裝置,其結(jié)果是風(fēng)電機組相比傳統(tǒng)同步發(fā)電機組更脆弱;同時,隨著風(fēng)力發(fā)電裝機容量的迅速增長,規(guī)模化并網(wǎng)帶來了新的技術(shù)問題,例如:當(dāng)電網(wǎng)故障或大負(fù)荷擾動引起風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓跌落時,一方面,出于自身的安全性考慮,風(fēng)電機組應(yīng)該及時從電網(wǎng)解列,但另一方面,從電網(wǎng)的角度考慮,在電網(wǎng)故障(脆弱)或承受大的負(fù)荷擾動的時刻,大量的并網(wǎng)的電源也從電網(wǎng)解列,可能會產(chǎn)生更大的擾動從而讓事故進入惡性循環(huán)。因此,世界各主要國家電網(wǎng)公司先后頒布了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程,要求在一定的電壓跌落范圍內(nèi),風(fēng)電機組能夠不間斷地并網(wǎng)運行,直到電壓恢復(fù)如常,從而維持電網(wǎng)穩(wěn)定,即并網(wǎng)風(fēng)電機組的低電壓穿越能力。新提出的低電壓穿越規(guī)程要求給并網(wǎng)發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電機組帶來了巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。本成果深入研究了電網(wǎng)在對稱和不對稱運行狀態(tài)下并網(wǎng)雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)計算方法;建立考慮雙饋感應(yīng)發(fā)電機、轉(zhuǎn)子側(cè)及網(wǎng)側(cè)變換器的正、負(fù)序分量等效dq 軸分量的完整風(fēng)電機組動態(tài)模型;揭示了對稱和不對稱故障引起的低電壓對風(fēng)力發(fā)電機組及交流勵磁變流器的作用機理和影響程度。在此基礎(chǔ)上,進一步提出了具有魯棒控制特性的定子側(cè)開關(guān)無源阻抗緩沖器的低電壓穿越方法及其參數(shù)計算方法;并全方位仿真計算和試驗測試驗證了定子側(cè)開關(guān)阻抗緩沖器在對稱或不對稱故障時的低電壓穿越能力,從而,形成一種既能保障雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機組在電網(wǎng)故障狀態(tài)下自身不間斷安全運行,又能最大限度地提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的抵御和穿越電網(wǎng)低電壓故障的方法及其保護裝置方案。技術(shù)創(chuàng)新: 本成果深入研究了電網(wǎng)在對稱和不對稱運行狀態(tài)下并網(wǎng)雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)計算方法;建立了考慮雙饋感應(yīng)發(fā)電機、轉(zhuǎn)子側(cè)及網(wǎng)側(cè)變換器的正、負(fù)序分量等效dq 軸分量的完整風(fēng)電機組動態(tài)模型;揭示了對稱和不對稱故障引起的低電壓對風(fēng)力發(fā)電機組及交流勵磁變流器的作用機理和影響程度。在此基礎(chǔ)上,進一步提出了具有魯棒控制特性的定子側(cè)開關(guān)無源阻抗緩沖器的低電壓穿越方法及其參數(shù)計算方法;并全方位仿真計算和試驗測試驗證了定子側(cè)開關(guān)阻抗緩沖器在對稱或不對稱故障時的低電壓穿越能力,從而,形成一種既能保障雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機組在電網(wǎng)故障狀態(tài)下自身不間斷安全運行,又能最大限度地提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的抵御和穿越電網(wǎng)低電壓故障的方法及其保護裝置方案。
華北電力大學(xué)
2021-02-01