低电压穿越系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种低电压穿越系统，主控系统模块接收双馈异步发电机和与双馈异步发电机相连的变流器的工作状态信息；主控系统模块发送触发命令或结束命令至低电压穿越模块；偏航系统接收由主控系统模块和低电压穿越模块发送的第一控制信号和第二控制信号，并调节双馈异步发电机的工作状态，从而解决了现有技术中电网运行电压过低需要低压穿越，采取切断变流器接入转子侧短路保护时，导致双馈异步发电机的转子超速运行；当电网电压恢复时，切断接入转子侧短路保护电路，在变流器恢复工作的时候，需要调节较长一段时间才能恢复电网正常工作的问题。
【专利说明】低电压穿越系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及并网发电领域，特别涉及一种低电压穿越系统。
【背景技术】
[0002]随着人类社会的发展，能源和环境问题成为人类生存和发展必须要解决的问题；其中，风电和光电是目前人们较为重视的可再生能源，不仅清洁环保，而且取之不尽用之不竭，近年来光伏并网发电系统和风电并网发电系统已经开始逐渐在各地兴起。并网后，风电发电系统和光伏发电系统的稳定性是并网中都必须要解决的难题，发电的随机性和不稳定性可能给电网安全平稳运行带来不利因素，电网运行的波动也会影响风电发电系统和光伏发电系统的安全。例如当电网运行电压过低时，并网运行的风电发电系统或光伏发电系统如果不能很好的实现低压穿越，也会影响电力系统运行的稳定。
[0003]现有技术中，针对电网运行时电压过低时实现低压穿越导致电力系统运行不稳定的情况，主要采用转子侧短路保护技术(Crowbar)。如专利CN201010547732.4中，对于电网电压的急剧跌落的现象，导致变流器的转子侧电流增大，直流电压升高；但当变流器的转子侧的电压超过一定值时，IGBT开关就不能承受，为了保护变流器，必须接入转子侧短路保护电路，使变流器失去了对双馈异步发电机的控制；当电网电压恢复时，切断接入转子侧短路保护电路，调整双馈异步发电机恢复正常工作状态。
[0004]专利CN201110389697.2中，对于电网电压的急剧跌落的现象是通过加电解电容给直流电压供电，进而保证电压的稳定，提高了低电压穿越能力，但是当遇到如短路故障时，仍需要接入转子侧短路保护电路。
[0005]以上专利虽然实现了并网运行的风电发电系统或光伏发电系统的低压穿越，但是在接入转子侧短路保护电路时，风电发电系统中的双馈异步发电机的转子会超速运行，降低了双馈异步发电机的稳定性。此外，当电网电压恢复时，切断接入转子侧短路保护电路，在变流器恢复工作的时候，需要调节较长一段时间才能恢复电网的正常工作，延迟了电网的正常工作的性能。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种低电压穿越系统，以解决在现有技术中电网运行电压过低需要低压穿越，采取切断变流器接入转子侧短路保护时，引起双馈异步发电机的转子超速运行，当电网电压恢复时，切断接入转子侧短路保护电路，在变流器恢复工作的时候，需要调节较长一段时间才能恢复电网正常工作的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供一种低电压穿越系统，所述低电压穿越系统包括:双馈异步发电机、变流器、主控系统模块、低电压穿越模块、及偏航系统；
[0008]所述主控系统模块接收所述双馈异步发电机和与所述双馈异步发电机相连的所述变流器的工作状态信息；所述主控系统模块发送触发命令或结束命令至所述低电压穿越模块；所述偏航系统接收由所述主控系统模块和所述低电压穿越模块发送的第一控制信号和第二控制信号，并调节所述双馈异步发电机的工作状态。
[0009]可选的，在所述的低电压穿越系统中，所述双馈异步发电机包括定子和绕所述定子旋转的转子。
[0010]可选的，在所述的低电压穿越系统中，所述双馈异步发电机的工作状态包括超同步发电状态和同步发电状态。
[0011]可选的，在所述的低电压穿越系统中，所述超同步发电状态时n>nl ;其中，η为所述双馈异步发电机的所述转子的转速，nl为所述双馈异步发电机的旋转磁场的转速。
[0012]可选的，在所述的低电压穿越系统中，所述同步发电状态时n = nl ;其中，η为所述双馈异步发电机的所述转子的转速，nl为所述双馈异步发电机的旋转磁场的转速。
[0013]可选的，在所述的低电压穿越系统中，所述变流器的工作状态包括正常状态和异常状态。
[0014]可选的，在所述的低电压穿越系统中，所述变流器的工作状态由所述变流器的直流电压阈值限定，当所述变流器的工作直流电压大于所述变流器的直流电压阈值时，所述变流器的工作状态为异常状态；当所述变流器的工作直流电压小于等于所述变流器的直流电压阈值时，所述变流器的工作状态为正常状态。
[0015]可选的，在所述的低电压穿越系统中，还包括与所述双馈异步发电机相连的电网。
[0016]可选的，在所述的低电压穿越系统中，还包括与所述变流器相连的Crowbar模块。
[0017]可选的，在所述的低电压穿越系统中，所述变流器包括转子侧变流器和电网侧变流器；所述转子侧变流器分别与所述双馈异步发电机和所述Crowbar模块相连；所述电网侧变流器分别与所述双馈异步发电机和所述电网相连。
[0018]可选的，在所述的低电压穿越系统中，所述主控系统模块包括:状态检测模块、及与所述状态检测模块相连的控制模块。
[0019]可选的，在所述的低电压穿越系统中，所述低电压穿越模块包括:状态接收模块、及与所述状态接收模块相连的偏航参数控制模块。
[0020]在本发明所提供的低电压穿越系统中，由所述主控系统模块接收所述双馈异步发电机和与所述双馈异步发电机相连的所述变流器的工作状态信息；所述主控系统模块发送触发命令或结束命令至所述低电压穿越模块；所述偏航系统接收由所述主控系统模块和所述低电压穿越模块发送的第一控制信号和第二控制信号，并调节所述双馈异步发电机的工作状态，从而解决了现有技术中电网运行电压过低需要低压穿越，采取切断变流器接入转子侧短路保护时，导致双馈异步发电机的转子超速运行；当电网电压恢复时，切断接入转子侧短路保护电路，在变流器恢复工作的时候，需要调节较长一段时间才能恢复电网正常工作的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本发明一实施例中低电压穿越系统的流程图。
[0022]其中，图1中:
[0023]双馈异步发电机-100 ;变流器-200 ;主控系统模块-300 ;状态检测模块_301 ;控制模块-302 ;低电压穿越模块-400 ;状态接收模块-401 ;偏航参数控制模块-402 ;偏航系统-500 ； Crowbar 模块-600。【具体实施方式】
[0024]以下结合附图和具体实施例对本发明提出的低电压穿越系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0025]请参考图1，其为本发明一实施例中低电压穿越系统的流程图。如图1所示，所述的低电压穿越系统，包括:双馈异步发电机100、变流器200、主控系统模块300、低电压穿越模块400、及偏航系统500 ;所述主控系统模块300接收所述双馈异步发电机100和与所述双馈异步发电机100相连的所述变流器200的工作状态信息；所述主控系统模块300发送触发命令或结束命令至所述低电压穿越模块400 ;所述偏航系统500接收由所述主控系统模块300和所述低电压穿越模块400发送的第一控制信号和第二控制信号，并调节所述双馈异步发电机100的工作状态。
[0026]进一步地，所述低电压穿越系统还包括与所述双馈异步发电机100相连的电网(图1中未标示)、及与所述变流器200相连的Crowbar模块600。
[0027]进一步地，所述双馈异步发电机100包括定子和绕所述定子旋转的转子(图1中未标示)。具体的，所述定子通过定子绕组直接与所述电网相连；所述转子通过转子绕组经变流器200与所述电网连接；其中，所述定子绕组负责产生感应电动势和电流，所述转子绕组负责产生磁场，在定子、转子和空气气隙中产生沿定子旋转的磁场，即为旋转磁场。
[0028]进一步地，所述变流器200包括转子侧变流器和电网侧变流器；所述转子侧变流器分别与所述双馈异步发电机100和所述Crowbar模块600相连；所述电网侧变流器分布与所述双馈异步发电机100和所述电网相连。
[0029]在本实施例中，所述双馈异步发电机100的工作状态包括超同步发电状态和同步发电状态；所述超同步发电状态时n>nl ;所述同步发电状态时n = nl ;其中，η为所述双馈异步发电机100的所述转子的转速，nl为所述双馈异步发电机100的旋转磁场的转速。
[0030]进一步地，所述低电压穿越模块400包括:状态接收模块401、及与所述状态接收模块401相连的偏航参数控制模块402。
[0031]进一步地，所述主控系统模块300包括:状态检测模块301、及与所述状态检测模块301相连的控制模块302。
[0032]进一步地，所述变流器200的工作状态包括正常状态和异常状态。具体的，所述变流器200的工作状态由所述变流器200的直流电压阈值限定，当所述变流器200的工作直流电压大于所述变流器200的直流电压阈值时，所述变流器200的工作状态为异常状态；当所述变流器200的工作直流电压小于等于所述变流器200的直流电压阈值时，所述变流器200的工作状态为正常状态。
[0033]请继续参考图1，具体的，若双馈异步发电机100的工作状态为超同步发电状态，且所述变流器200的直流电压上升超过变流器200的直流电压阈值时(即所述变流器的工作状态为异常状态时)，所述Crowbar模块600开始工作，即运行所述Crowbar模块600对所述变流器200进行保护，同时通过控制所述主控系统模块300给所述低电压穿越模块400中的状态接收模块401发送触发命令，同时向控制模块302发送结束命令，使得主控系统模块300中的控制模块302不发送第一控制信号给偏航系统500 ;而状态接收模块401与偏航参数控制模块402建立连接，由偏航参数控制模块402发送第二控制信号至偏航系统500建立通信，根据偏航参数控制模块402与偏航系统500之间交互通信，对偏航系统500的参数进行调节即调节双馈异步发电机100的风轮角度变化，进而改变风轮的转动速度，使得双馈异步发电机100的转子的转速不超速，提高了双馈异步发电机100的工作稳定性。
[0034]在本发明的实施例中，偏航系统500循环反馈的信息至双馈异步发电机100，对双馈异步发电机100的工作状态反复进行判断，当所述双馈异步发电机100的工作状态为同步发电状态时，此时Crowbar模块600不工作，通过控制所述主控系统模块300给所述低电压穿越模块400中的状态接收模块401发送结束命令，同时向控制模块302发送触发命令，使得主控系统模块300中的控制模块302发送第一控制信号给偏航系统500建立通信；而偏航参数控制模块402不用发送第二控制信号至偏航系统500。进而使得双馈异步发电机100快速平稳的进入正常的工作状态，无需经过较长时间的调整恢复，缩短了调节时间，提高了工作性能。
[0035]综上，在本发明所提供的低电压穿越系统中，由所述主控系统模块接收所述双馈异步发电机和与所述双馈异步发电机相连的所述变流器的工作状态信息；所述主控系统模块发送触发命令或结束命令至所述低电压穿越模块；所述偏航系统接收由所述主控系统模块和所述低电压穿越模块发送的第一控制信号和第二控制信号，并调节所述双馈异步发电机的工作状态，从而解决了现有技术中电网运行电压过低需要低压穿越，采取切断变流器接入转子侧短路保护时，导致双馈异步发电机的转子超速运行；当电网电压恢复时，切断接入转子侧短路保护电路，在变流器恢复工作的时候，需要调节较长一段时间才能恢复电网正常工作的问题。
[0036]上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
【权利要求】
1.一种低电压穿越系统，其特征在于，包括:双馈异步发电机、变流器、主控系统模块、低电压穿越模块、及偏航系统； 所述主控系统模块接收所述双馈异步发电机和与所述双馈异步发电机相连的所述变流器的工作状态信息；所述主控系统模块发送触发命令或结束命令至所述低电压穿越模块；所述偏航系统接收由所述主控系统模块和所述低电压穿越模块发送的第一控制信号和第二控制信号，并调节所述双馈异步发电机的工作状态。
2.如权利要求1所述的低电压穿越系统，其特征在于，所述双馈异步发电机包括定子和绕所述定子旋转的转子。
3.如权利要求2所述的低电压穿越系统，其特征在于，所述双馈异步发电机的工作状态包括超同步发电状态和同步发电状态。
4.如利要求3述的低电压穿越系统，其特征在于，所述超同步发电状态时n>nl;其中，η为所述双馈异步发电机的所述转子的转速，nl为所述双馈异步发电机的旋转磁场的转速。
5.如权利要求3述的低电压穿越系统,其特征在于,所述同步发电状态时n= nl ;其中，η为所述双馈异步发电机的所述转子的转速，nl为所述双馈异步发电机的旋转磁场的转速。
6.如权利要求1述的低电压穿越系统，其特征在于，所述变流器的工作状态包括正常状态和异常状态。
7.如权利要求6述的低电压穿越系统，其特征在于，所述变流器的工作状态由所述变流器的直流电压阈值限定，当所述变流器的工作直流电压大于所述变流器的直流电压阈值时，所述变流器的工作状态为异常状态；当所述变流器的工作直流电压小于等于所述变流器的直流电压阈值时，所述变流器的工作状态为正常状态。
8.如权利要求1所述的低电压穿越系统，其特征在于，还包括与所述双馈异步发电机相连的电网。
9.如权利要求1所述的低电压穿越系统，其特征在于，还包括与所述变流器相连的Crowbar 模块。
10.如权利要求8述的低电压穿越系统，其特征在于，所述变流器包括转子侧变流器和电网侧变流器；所述转子侧变流器分别与所述双馈异步发电机和所述Crowbar模块相连；所述电网侧变流器分别与所述双馈异步发电机和所述电网相连。
11.如权利要求1-10中任一项所述的低电压穿越系统，其特征在于，所述主控系统模块包括:状态检测模块、及与所述状态检测模块相连的控制模块。
12.如权要求1-10中任一项所述的低电压穿越系统，其特征在于，所述低电压穿越模块包括:状态接收模块、及与所述状态接收模块相连的偏航参数控制模块。
【文档编号】H02J3/38GK103956771SQ201410182867
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】尹万杰, 高桂革, 曾宪文, 肖浩, 袁靖, 王晖, 杨凤惠, 余成龙, 李健 申请人:上海电机学院