异步风电机组的低电压穿越和无功控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种异步风电机组的低电压穿越和无功控制系统；包括：发电机组、整流器、逆变器、变流器控制器、储能电容、卸荷电路和变压器；本实用新型的有益效果：在电网电压跌落时迅速支撑发电机定子端电压，使其具备低电压穿越功能并且在低电压穿越期间可以向电网提供一定的无功功率；在电网正常运行时不需无功补偿设备就解决了鼠笼式异步发电机并网运行要从电网吸收大量无功功率的问题，并且可以发出或吸收一定的无功功率，灵活参与系统的无功调节。
【专利说明】异步风电机组的低电压穿越和无功控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及风力发电机组低电压穿越控制技术，尤其涉及一种异步风电机组的低电压穿越和无功控制系统。
【背景技术】
[0002]目前鼠笼型异步风电机组的装机容量在总装机容量中仍占一定的比例，而且不具备低电压穿越能力，因此当电网电压跌落时，风电机组必须从电网中脱离以保障风机的安全，这在近些年频繁出现的大规模风电机组脱网事件中得到了体现。
[0003]另一方面，鼠笼型异步风电机组与电网直接相连，当风电机组并入电网运行时会吸收大量的无功，需要并入无功补偿装置来提高功率因数。
[0004]因此，设计一种具备以下功能鼠笼型异步发电机组的改造方案就显得十分有必要:
[0005](I)具备低电压穿越能力，电网电压跌落时能够维持风电机组定子端电压稳定。
[0006](2)在风电机组低电压穿越期间可以向电网提供一定的无功功率。
[0007](3)电网正常运行时改造的风电机组可以与电网交换一定的无功功率，参与系统的无功电压调节。
实用新型内容
[0008]为了解决以上问题，本实用新型提供了一种异步风电机组的低电压穿越和无功控制系统。
[0009]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0010]一种异步风电机组的低电压穿越和无功控制系统，包括:发电机组、整流器、逆变器、变流器控制器、储能电容、卸荷电路和变压器；其中:整流器与发电机定子侧串联，逆变器串联在整流器与变压器低压侧之间，整流器和逆变器之间设有直流正极母线和直流负极母线，储能电容和卸荷电路连接在直流正极母线和直流负极母线之间。
[0011]变流器控制器的一端与整流器和逆变器分别相连，另一端与卸荷电路相连。
[0012]变流器控制器对所述整流器采用开环恒压恒频控制，对所述逆变器采用双闭环矢量控制。
[0013]所述卸荷电路由功率器件和电阻元件串联组成。
[0014]所述功率器件由绝缘栅双极型晶体管和二极管并联组成，所述功率器件受变流器控制器控制。
[0015]本实用新型的有益效果:
[0016]提供了一种简单实用的一种异步风电机组的低电压穿越和无功控制系统，在电网电压跌落时迅速支撑发电机定子端电压，使其具备低电压穿越功能并且在低电压穿越期间可以向电网提供一定的无功功率；在电网正常运行时不需无功补偿设备就解决了鼠笼式异步发电机并网运行要从电网吸收大量无功功率的问题，并且可以发出或吸收一定的无功功率，灵活参与系统的无功调节。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型鼠笼型异步风电机低电压穿越和无功调节改造方案示意图。
[0018]其中，1.发电机组，2.整流器，3.卸荷电路，4.储能电容，5.逆变器，6.变压器。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
[0020]如图1所示，一种异步风电机组的低电压穿越和无功控制系统，包括:发电机组1、整流器2、逆变器5、变流器控制器、储能电容4、卸荷电路3和变压器6 ;其中:整流器2与发电机组I定子侧串联，逆变器5串联在整流器2与变压器6低压侧之间，整流器2和逆变器5之间设有直流正极母线和直流负极母线，储能电容4和卸荷电路3连接在直流正极母线和直流负极母线之间，变流器控制器的一端与整流器2和逆变器5分别相连，另一端与卸荷电路3相连。
[0021]所述卸荷电路3包括功率器件和电阻原件，功率器件和电阻原件串联连接。
[0022]所述功率器件的具体形态为绝缘栅双极型晶体管。
[0023]整流器2采用开环恒压恒频(V/f)控制策略，逆变器5采用双闭环矢量控制策略，外环为电压环和无功环、内环为电流环。逆变器5采用双闭环矢量控制策略，外环为电压环和无功环、内环为电流环。
[0024]电网电压跌落期间，由于逆变器5的限流作用，逆变器向电网发送的有功功率有限，此时，风电机组发出的有功功率不能全部发送到电网中，势必导致直流侧电压的上升，需控制卸荷电路3的功率开关闭合，投入卸荷电阻，吸收直流母线上过剩的功率，维持直流侧电压和定子端电压的稳定。
[0025]当电网正常运行时，风力发电机组根据电网实时无功功率，动态调节逆变器5的无功功率，逆变器5就可以迅速响应发出或吸收对应的无功功率，参与系统的无功调节。
[0026]上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
【权利要求】
1.一种异步风电机组的低电压穿越和无功控制系统，其特征是，包括:发电机组、整流器、逆变器、变流器控制器、储能电容、卸荷电路和变压器；其中:整流器与发电机定子侧串联，逆变器串联在整流器与变压器低压侧之间，整流器和逆变器之间设有直流正极母线和直流负极母线，储能电容和卸荷电路连接在直流正极母线和直流负极母线之间； 变流器控制器的一端与整流器和逆变器分别相连，另一端与卸荷电路相连； 变流器控制器分别对所述整流器采用开环恒压恒频控制，对所述逆变器采用外环为电压环和无功环，内环为电流环的双闭环矢量控制。
2.如权利要求1所述的一种异步风电机组的低电压穿越和无功控制系统，其特征是，所述卸荷电路由功率器件和电阻元件串联组成。
3.如权利要求2所述的一种异步风电机组的低电压穿越和无功控制系统，其特征是，所述功率器件由绝缘栅双极型晶体管和二极管并联组成，所述功率器件受变流器控制器控制。
【文档编号】H02J3/18GK203481845SQ201320538939
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】李广磊, 孙树敏, 程艳, 张用, 赵鹏, 毛庆波, 于芃, 赵帅 申请人:国家电网公司, 国网山东省电力公司电力科学研究院