低電壓穿越系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種低電壓穿越系統(tǒng)，主控系統(tǒng)模塊接收雙饋異步發(fā)電機和與雙饋異步發(fā)電機相連的變流器的工作狀態(tài)信息；主控系統(tǒng)模塊發(fā)送觸發(fā)命令或結束命令至低電壓穿越模塊；偏航系統(tǒng)接收由主控系統(tǒng)模塊和低電壓穿越模塊發(fā)送的第一控制信號和第二控制信號，并調節(jié)雙饋異步發(fā)電機的工作狀態(tài)，從而解決了現(xiàn)有技術中電網(wǎng)運行電壓過低需要低壓穿越，采取切斷變流器接入轉子側短路保護時，導致雙饋異步發(fā)電機的轉子超速運行；當電網(wǎng)電壓恢復時，切斷接入轉子側短路保護電路，在變流器恢復工作的時候，需要調節(jié)較長一段時間才能恢復電網(wǎng)正常工作的問題。
【專利說明】低電壓穿越系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及并網(wǎng)發(fā)電領域，特別涉及一種低電壓穿越系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著人類社會的發(fā)展，能源和環(huán)境問題成為人類生存和發(fā)展必須要解決的問題；其中，風電和光電是目前人們較為重視的可再生能源，不僅清潔環(huán)保，而且取之不盡用之不竭，近年來光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和風電并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)開始逐漸在各地興起。并網(wǎng)后，風電發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性是并網(wǎng)中都必須要解決的難題，發(fā)電的隨機性和不穩(wěn)定性可能給電網(wǎng)安全平穩(wěn)運行帶來不利因素，電網(wǎng)運行的波動也會影響風電發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)的安全。例如當電網(wǎng)運行電壓過低時，并網(wǎng)運行的風電發(fā)電系統(tǒng)或光伏發(fā)電系統(tǒng)如果不能很好的實現(xiàn)低壓穿越，也會影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定。
[0003]現(xiàn)有技術中，針對電網(wǎng)運行時電壓過低時實現(xiàn)低壓穿越導致電力系統(tǒng)運行不穩(wěn)定的情況，主要采用轉子側短路保護技術(Crowbar)。如專利CN201010547732.4中，對于電網(wǎng)電壓的急劇跌落的現(xiàn)象，導致變流器的轉子側電流增大，直流電壓升高；但當變流器的轉子側的電壓超過一定值時，IGBT開關就不能承受，為了保護變流器，必須接入轉子側短路保護電路，使變流器失去了對雙饋異步發(fā)電機的控制；當電網(wǎng)電壓恢復時，切斷接入轉子側短路保護電路，調整雙饋異步發(fā)電機恢復正常工作狀態(tài)。
[0004]專利CN201110389697.2中，對于電網(wǎng)電壓的急劇跌落的現(xiàn)象是通過加電解電容給直流電壓供電，進而保證電壓的穩(wěn)定，提高了低電壓穿越能力，但是當遇到如短路故障時，仍需要接入轉子側短路保護電路。
[0005]以上專利雖然實現(xiàn)了并網(wǎng)運行的風電發(fā)電系統(tǒng)或光伏發(fā)電系統(tǒng)的低壓穿越，但是在接入轉子側短路保護電路時，風電發(fā)電系統(tǒng)中的雙饋異步發(fā)電機的轉子會超速運行，降低了雙饋異步發(fā)電機的穩(wěn)定性。此外，當電網(wǎng)電壓恢復時，切斷接入轉子側短路保護電路，在變流器恢復工作的時候，需要調節(jié)較長一段時間才能恢復電網(wǎng)的正常工作，延遲了電網(wǎng)的正常工作的性能。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種低電壓穿越系統(tǒng)，以解決在現(xiàn)有技術中電網(wǎng)運行電壓過低需要低壓穿越，采取切斷變流器接入轉子側短路保護時，引起雙饋異步發(fā)電機的轉子超速運行，當電網(wǎng)電壓恢復時，切斷接入轉子側短路保護電路，在變流器恢復工作的時候，需要調節(jié)較長一段時間才能恢復電網(wǎng)正常工作的問題。
[0007]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種低電壓穿越系統(tǒng)，所述低電壓穿越系統(tǒng)包括:雙饋異步發(fā)電機、變流器、主控系統(tǒng)模塊、低電壓穿越模塊、及偏航系統(tǒng)；
[0008]所述主控系統(tǒng)模塊接收所述雙饋異步發(fā)電機和與所述雙饋異步發(fā)電機相連的所述變流器的工作狀態(tài)信息；所述主控系統(tǒng)模塊發(fā)送觸發(fā)命令或結束命令至所述低電壓穿越模塊；所述偏航系統(tǒng)接收由所述主控系統(tǒng)模塊和所述低電壓穿越模塊發(fā)送的第一控制信號和第二控制信號，并調節(jié)所述雙饋異步發(fā)電機的工作狀態(tài)。
[0009]可選的，在所述的低電壓穿越系統(tǒng)中，所述雙饋異步發(fā)電機包括定子和繞所述定子旋轉的轉子。
[0010]可選的，在所述的低電壓穿越系統(tǒng)中，所述雙饋異步發(fā)電機的工作狀態(tài)包括超同步發(fā)電狀態(tài)和同步發(fā)電狀態(tài)。
[0011]可選的，在所述的低電壓穿越系統(tǒng)中，所述超同步發(fā)電狀態(tài)時n>nl ;其中，η為所述雙饋異步發(fā)電機的所述轉子的轉速，nl為所述雙饋異步發(fā)電機的旋轉磁場的轉速。
[0012]可選的，在所述的低電壓穿越系統(tǒng)中，所述同步發(fā)電狀態(tài)時n = nl ;其中，η為所述雙饋異步發(fā)電機的所述轉子的轉速，nl為所述雙饋異步發(fā)電機的旋轉磁場的轉速。
[0013]可選的，在所述的低電壓穿越系統(tǒng)中，所述變流器的工作狀態(tài)包括正常狀態(tài)和異常狀態(tài)。
[0014]可選的，在所述的低電壓穿越系統(tǒng)中，所述變流器的工作狀態(tài)由所述變流器的直流電壓閾值限定，當所述變流器的工作直流電壓大于所述變流器的直流電壓閾值時，所述變流器的工作狀態(tài)為異常狀態(tài)；當所述變流器的工作直流電壓小于等于所述變流器的直流電壓閾值時，所述變流器的工作狀態(tài)為正常狀態(tài)。
[0015]可選的，在所述的低電壓穿越系統(tǒng)中，還包括與所述雙饋異步發(fā)電機相連的電網(wǎng)。
[0016]可選的，在所述的低電壓穿越系統(tǒng)中，還包括與所述變流器相連的Crowbar模塊。
[0017]可選的，在所述的低電壓穿越系統(tǒng)中，所述變流器包括轉子側變流器和電網(wǎng)側變流器；所述轉子側變流器分別與所述雙饋異步發(fā)電機和所述Crowbar模塊相連；所述電網(wǎng)側變流器分別與所述雙饋異步發(fā)電機和所述電網(wǎng)相連。
[0018]可選的，在所述的低電壓穿越系統(tǒng)中，所述主控系統(tǒng)模塊包括:狀態(tài)檢測模塊、及與所述狀態(tài)檢測模塊相連的控制模塊。
[0019]可選的，在所述的低電壓穿越系統(tǒng)中，所述低電壓穿越模塊包括:狀態(tài)接收模塊、及與所述狀態(tài)接收模塊相連的偏航參數(shù)控制模塊。
[0020]在本發(fā)明所提供的低電壓穿越系統(tǒng)中，由所述主控系統(tǒng)模塊接收所述雙饋異步發(fā)電機和與所述雙饋異步發(fā)電機相連的所述變流器的工作狀態(tài)信息；所述主控系統(tǒng)模塊發(fā)送觸發(fā)命令或結束命令至所述低電壓穿越模塊；所述偏航系統(tǒng)接收由所述主控系統(tǒng)模塊和所述低電壓穿越模塊發(fā)送的第一控制信號和第二控制信號，并調節(jié)所述雙饋異步發(fā)電機的工作狀態(tài)，從而解決了現(xiàn)有技術中電網(wǎng)運行電壓過低需要低壓穿越，采取切斷變流器接入轉子側短路保護時，導致雙饋異步發(fā)電機的轉子超速運行；當電網(wǎng)電壓恢復時，切斷接入轉子側短路保護電路，在變流器恢復工作的時候，需要調節(jié)較長一段時間才能恢復電網(wǎng)正常工作的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明一實施例中低電壓穿越系統(tǒng)的流程圖。
[0022]其中，圖1中:
[0023]雙饋異步發(fā)電機-100 ;變流器-200 ;主控系統(tǒng)模塊-300 ;狀態(tài)檢測模塊_301 ;控制模塊-302 ;低電壓穿越模塊-400 ;狀態(tài)接收模塊-401 ;偏航參數(shù)控制模塊-402 ;偏航系統(tǒng)-500 ； Crowbar 模塊-600?！揪唧w實施方式】
[0024]以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的低電壓穿越系統(tǒng)作進一步詳細說明。根據(jù)下面說明和權利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0025]請參考圖1，其為本發(fā)明一實施例中低電壓穿越系統(tǒng)的流程圖。如圖1所示，所述的低電壓穿越系統(tǒng)，包括:雙饋異步發(fā)電機100、變流器200、主控系統(tǒng)模塊300、低電壓穿越模塊400、及偏航系統(tǒng)500 ;所述主控系統(tǒng)模塊300接收所述雙饋異步發(fā)電機100和與所述雙饋異步發(fā)電機100相連的所述變流器200的工作狀態(tài)信息；所述主控系統(tǒng)模塊300發(fā)送觸發(fā)命令或結束命令至所述低電壓穿越模塊400 ;所述偏航系統(tǒng)500接收由所述主控系統(tǒng)模塊300和所述低電壓穿越模塊400發(fā)送的第一控制信號和第二控制信號，并調節(jié)所述雙饋異步發(fā)電機100的工作狀態(tài)。
[0026]進一步地，所述低電壓穿越系統(tǒng)還包括與所述雙饋異步發(fā)電機100相連的電網(wǎng)(圖1中未標示)、及與所述變流器200相連的Crowbar模塊600。
[0027]進一步地，所述雙饋異步發(fā)電機100包括定子和繞所述定子旋轉的轉子(圖1中未標示)。具體的，所述定子通過定子繞組直接與所述電網(wǎng)相連；所述轉子通過轉子繞組經(jīng)變流器200與所述電網(wǎng)連接；其中，所述定子繞組負責產(chǎn)生感應電動勢和電流，所述轉子繞組負責產(chǎn)生磁場，在定子、轉子和空氣氣隙中產(chǎn)生沿定子旋轉的磁場，即為旋轉磁場。
[0028]進一步地，所述變流器200包括轉子側變流器和電網(wǎng)側變流器；所述轉子側變流器分別與所述雙饋異步發(fā)電機100和所述Crowbar模塊600相連；所述電網(wǎng)側變流器分布與所述雙饋異步發(fā)電機100和所述電網(wǎng)相連。
[0029]在本實施例中，所述雙饋異步發(fā)電機100的工作狀態(tài)包括超同步發(fā)電狀態(tài)和同步發(fā)電狀態(tài)；所述超同步發(fā)電狀態(tài)時n>nl ;所述同步發(fā)電狀態(tài)時n = nl ;其中，η為所述雙饋異步發(fā)電機100的所述轉子的轉速，nl為所述雙饋異步發(fā)電機100的旋轉磁場的轉速。
[0030]進一步地，所述低電壓穿越模塊400包括:狀態(tài)接收模塊401、及與所述狀態(tài)接收模塊401相連的偏航參數(shù)控制模塊402。
[0031]進一步地，所述主控系統(tǒng)模塊300包括:狀態(tài)檢測模塊301、及與所述狀態(tài)檢測模塊301相連的控制模塊302。
[0032]進一步地，所述變流器200的工作狀態(tài)包括正常狀態(tài)和異常狀態(tài)。具體的，所述變流器200的工作狀態(tài)由所述變流器200的直流電壓閾值限定，當所述變流器200的工作直流電壓大于所述變流器200的直流電壓閾值時，所述變流器200的工作狀態(tài)為異常狀態(tài)；當所述變流器200的工作直流電壓小于等于所述變流器200的直流電壓閾值時，所述變流器200的工作狀態(tài)為正常狀態(tài)。
[0033]請繼續(xù)參考圖1，具體的，若雙饋異步發(fā)電機100的工作狀態(tài)為超同步發(fā)電狀態(tài)，且所述變流器200的直流電壓上升超過變流器200的直流電壓閾值時(即所述變流器的工作狀態(tài)為異常狀態(tài)時)，所述Crowbar模塊600開始工作，即運行所述Crowbar模塊600對所述變流器200進行保護，同時通過控制所述主控系統(tǒng)模塊300給所述低電壓穿越模塊400中的狀態(tài)接收模塊401發(fā)送觸發(fā)命令，同時向控制模塊302發(fā)送結束命令，使得主控系統(tǒng)模塊300中的控制模塊302不發(fā)送第一控制信號給偏航系統(tǒng)500 ;而狀態(tài)接收模塊401與偏航參數(shù)控制模塊402建立連接，由偏航參數(shù)控制模塊402發(fā)送第二控制信號至偏航系統(tǒng)500建立通信，根據(jù)偏航參數(shù)控制模塊402與偏航系統(tǒng)500之間交互通信，對偏航系統(tǒng)500的參數(shù)進行調節(jié)即調節(jié)雙饋異步發(fā)電機100的風輪角度變化，進而改變風輪的轉動速度，使得雙饋異步發(fā)電機100的轉子的轉速不超速，提高了雙饋異步發(fā)電機100的工作穩(wěn)定性。
[0034]在本發(fā)明的實施例中，偏航系統(tǒng)500循環(huán)反饋的信息至雙饋異步發(fā)電機100，對雙饋異步發(fā)電機100的工作狀態(tài)反復進行判斷，當所述雙饋異步發(fā)電機100的工作狀態(tài)為同步發(fā)電狀態(tài)時，此時Crowbar模塊600不工作，通過控制所述主控系統(tǒng)模塊300給所述低電壓穿越模塊400中的狀態(tài)接收模塊401發(fā)送結束命令，同時向控制模塊302發(fā)送觸發(fā)命令，使得主控系統(tǒng)模塊300中的控制模塊302發(fā)送第一控制信號給偏航系統(tǒng)500建立通信；而偏航參數(shù)控制模塊402不用發(fā)送第二控制信號至偏航系統(tǒng)500。進而使得雙饋異步發(fā)電機100快速平穩(wěn)的進入正常的工作狀態(tài)，無需經(jīng)過較長時間的調整恢復，縮短了調節(jié)時間，提高了工作性能。
[0035]綜上，在本發(fā)明所提供的低電壓穿越系統(tǒng)中，由所述主控系統(tǒng)模塊接收所述雙饋異步發(fā)電機和與所述雙饋異步發(fā)電機相連的所述變流器的工作狀態(tài)信息；所述主控系統(tǒng)模塊發(fā)送觸發(fā)命令或結束命令至所述低電壓穿越模塊；所述偏航系統(tǒng)接收由所述主控系統(tǒng)模塊和所述低電壓穿越模塊發(fā)送的第一控制信號和第二控制信號，并調節(jié)所述雙饋異步發(fā)電機的工作狀態(tài)，從而解決了現(xiàn)有技術中電網(wǎng)運行電壓過低需要低壓穿越，采取切斷變流器接入轉子側短路保護時，導致雙饋異步發(fā)電機的轉子超速運行；當電網(wǎng)電壓恢復時，切斷接入轉子側短路保護電路，在變流器恢復工作的時候，需要調節(jié)較長一段時間才能恢復電網(wǎng)正常工作的問題。
[0036]上述描述僅是對本發(fā)明較佳實施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領域的普通技術人員根據(jù)上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬于權利要求書的保護范圍。
【權利要求】
1.一種低電壓穿越系統(tǒng)，其特征在于，包括:雙饋異步發(fā)電機、變流器、主控系統(tǒng)模塊、低電壓穿越模塊、及偏航系統(tǒng)； 所述主控系統(tǒng)模塊接收所述雙饋異步發(fā)電機和與所述雙饋異步發(fā)電機相連的所述變流器的工作狀態(tài)信息；所述主控系統(tǒng)模塊發(fā)送觸發(fā)命令或結束命令至所述低電壓穿越模塊；所述偏航系統(tǒng)接收由所述主控系統(tǒng)模塊和所述低電壓穿越模塊發(fā)送的第一控制信號和第二控制信號，并調節(jié)所述雙饋異步發(fā)電機的工作狀態(tài)。
2.如權利要求1所述的低電壓穿越系統(tǒng)，其特征在于，所述雙饋異步發(fā)電機包括定子和繞所述定子旋轉的轉子。
3.如權利要求2所述的低電壓穿越系統(tǒng)，其特征在于，所述雙饋異步發(fā)電機的工作狀態(tài)包括超同步發(fā)電狀態(tài)和同步發(fā)電狀態(tài)。
4.如利要求3述的低電壓穿越系統(tǒng)，其特征在于，所述超同步發(fā)電狀態(tài)時n>nl;其中，η為所述雙饋異步發(fā)電機的所述轉子的轉速，nl為所述雙饋異步發(fā)電機的旋轉磁場的轉速。
5.如權利要求3述的低電壓穿越系統(tǒng),其特征在于,所述同步發(fā)電狀態(tài)時n= nl ;其中，η為所述雙饋異步發(fā)電機的所述轉子的轉速，nl為所述雙饋異步發(fā)電機的旋轉磁場的轉速。
6.如權利要求1述的低電壓穿越系統(tǒng)，其特征在于，所述變流器的工作狀態(tài)包括正常狀態(tài)和異常狀態(tài)。
7.如權利要求6述的低電壓穿越系統(tǒng)，其特征在于，所述變流器的工作狀態(tài)由所述變流器的直流電壓閾值限定，當所述變流器的工作直流電壓大于所述變流器的直流電壓閾值時，所述變流器的工作狀態(tài)為異常狀態(tài)；當所述變流器的工作直流電壓小于等于所述變流器的直流電壓閾值時，所述變流器的工作狀態(tài)為正常狀態(tài)。
8.如權利要求1所述的低電壓穿越系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述雙饋異步發(fā)電機相連的電網(wǎng)。
9.如權利要求1所述的低電壓穿越系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述變流器相連的Crowbar 模塊。
10.如權利要求8述的低電壓穿越系統(tǒng)，其特征在于，所述變流器包括轉子側變流器和電網(wǎng)側變流器；所述轉子側變流器分別與所述雙饋異步發(fā)電機和所述Crowbar模塊相連；所述電網(wǎng)側變流器分別與所述雙饋異步發(fā)電機和所述電網(wǎng)相連。
11.如權利要求1-10中任一項所述的低電壓穿越系統(tǒng)，其特征在于，所述主控系統(tǒng)模塊包括:狀態(tài)檢測模塊、及與所述狀態(tài)檢測模塊相連的控制模塊。
12.如權要求1-10中任一項所述的低電壓穿越系統(tǒng)，其特征在于，所述低電壓穿越模塊包括:狀態(tài)接收模塊、及與所述狀態(tài)接收模塊相連的偏航參數(shù)控制模塊。
【文檔編號】H02J3/38GK103956771SQ201410182867
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權日:2014年4月30日
【發(fā)明者】尹萬杰, 高桂革, 曾憲文, 肖浩, 袁靖, 王暉, 楊鳳惠, 余成龍, 李健 申請人:上海電機學院