风力发电技术课件.ppt

丹麦LVRT能力规定 故障穿越要求规定，如图2所示。三相故障从标称电压的20~75%开始，持续10s。 风电场应在电压重新到达0.9pu以上后，不迟于10s发出额定功率。电压降落期间，并网点的有功功率应满足以下条件： 在电压恢复到0.9pu后，应在不迟于10s内满足与电网的无功功率交换要求。电压降落期间，风电场必须尽量发到风电场标称电流1.0倍的无功电流。 德国低电压穿越要求 在德国北部，风机密度很高，电网经营商E.ON Netz对风电场/风力机组的LVRT要求如下图所示。 德国E.ON Netz公司的LVRT要求 德国低电压穿越要求要点： 仅当电网电压在时间或数值上处于图示曲线下方时，风机才允许解列；在曲线以上区域，风机应保持并网，等待电网恢复。 有功输出在故障切除后立即恢复并且每秒钟至少增加额定功率的20%。阴影区域中，有功功率每秒钟可以增加额定功率的5%。 当电压位于图中阴影区域时，还要求风机向电网提供无功功率支撑，帮助电网恢复。 当电压跌落到15%～45%时，要求风机一直提供无功支持，并应能保持并网至少625 ms，在电压跌落到90%以上时风机应一直保持并网运行。 第四章：风电机组低电压穿越（LVRT）技术 中国低电压穿越要求 风电场并网点电压在发生跌落后的3s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场的风电机组保持并网运行。 风电场内的风电机组具有在并网点电压至20%额定电压时能够保持并网运行625ms的低电压穿越能力。 中国风电场低电压穿越要求的规定 三. 变速恒频风力发电机低电压穿越实现方案 电网电压跌落时，对风电系统会产生较大的影响，必须采取保护措施，否则可能会损坏电容和功率器件，甚至造成整个风电系统的崩溃。针对常用的变速恒频风力发电机组有： 双馈式变速恒频风力发电机低电压穿越实现方案 直驱式变速恒频风力发电机低电压穿越实现方案 第四章：风电机组低电压穿越（LVRT）技术 1.双馈式变速恒频风力发电机低电压穿越 当电网电压跌落时会导致： 转子侧过电流，从而造成直流侧电压升高，以及发电机侧有功、无功功率的振荡； 当故障消除后，DFIG从电网吸收无功功率来恢复气隙磁链，导致定子侧注入较大的浪涌电流，造成发电机端电压降低。 因此，为了保证电网故障时DFIG能安全不脱网运行适应LVRT标准，提出了针对DFIG低电压穿越的实现方案： 改进控制算法实现低电压穿越 增加硬件电路实现低电压穿越 改进控制算法实现低电压穿越 对DFIG最常用的控制策略是定子磁链定向的矢量控制方法。根据定子磁链定向的矢量控制，有： 在定子磁链定向情况下，有： 传统算法的缺点 这种控制策略实现了DFIG有功和无功功率的解耦控制，构造简单，可获得很好的稳态响应。但有不足之处： 建立在3阶降阶模型基础上，忽略了定子磁链的暂态过程，如果故障过程中不成立，转子的解耦控制将无法实现； 故障发生时，电机端电压发生跃变，测量定子磁链用的积分器发生积分饱和，可能导致定子磁链定向不准确，将会造成有功、无功控制不能解耦，整个控制系统在故障过程中无法实现预想的控制效果。 第四章：风电机组低电压穿越（LVRT）技术 两种改进方法： 改进控制策略，考虑定子磁链暂态过程或三相不对称特性对机组加以合理控制，以限制转子过流或直流电压过压； 在稳态过程仍使用该控制策略，故障发生时配合增加硬件电路切换到相应的故障控制策略。 传统算法的改进 第四章：风电机组低电压穿越（LVRT）技术 四种实现LVRT的硬件方案： 转子侧保护电路 直流母线保护电路 定子侧保护电路 变桨距技术 增加硬件电路实现低压穿越 第四章：风电机组低电压穿越（LVRT）技术 转子侧保护电路 最常见的为图中二极管桥加可控器件结构。 变速恒频双馈异步风力发电系统示意图 基本原理：转子侧快速短接保护装置（Crowbar）用来旁路转子侧变换器（RSC），为电网电压故障引发的转子过电流提供释放通路。 两种典型的Crowbar电路 还给出了两种典型结构。图6（a）不对称结构易引起转子电流中出现很大的直流分量，不实用。图6（b）除电路对称外，更可利用其电阻消耗转子侧多余的能量，加快定、转子故障电流的衰减。 直流母线保护电路 电网电压骤降后，将导致： DFIG定、转子绕组中感生很大的故障电流，引起直流母线电压的波动。 GSC控制直流母线电压的能力减弱，不能及时将转子侧过剩的能量传递到