【技術實現步驟摘要】
在本專利技術涉及新能源發電并網領域，特別是涉及到一種基于硬件保護的雙饋感應電機（doubly-fed?induction?generator，dfig）的高電壓故障穿越。
技術介紹
1、隨著全球環境保護意識的增強，清潔能源的使用比例顯著提高。風能作為一種既經濟又環保的能源，其在電力系統中的份額持續增長。但隨著風電大規模入網，也會帶來很多的問題。由于風能是間歇性能源，電能質量不穩定，容易造成風電功率波動。當風電并網時，對電網整體的穩定性帶來挑戰，容易出現電力安全事故。而雙饋風機對電網的波動比較敏感，風電機組易受電網電壓驟升影響而發生故障，甚至會導致風電機組脫網而解列。因此，在電網電壓驟升情況下，對雙饋風機的故障穿越研究是非常有必要的。
2、當前導致電網電壓驟升故障的主要原因主要分為以下幾類：（1）突然的電流擾動；（2）單相接地故障引起單相重合閘，從而導致電網電壓不對稱驟升；（3）大量負荷的突然切除也會引起電網電壓的驟升故障；（4）在低電壓故障的恢復階段，若投入的補償電容器不能及時地撤出，就會導致電網電壓的驟升，形成低高電壓連鎖故障。
3、現階段，根據電網電壓的驟升程度，國內外所提出的高電壓穿越保護策略主要可以概括為以下兩方面：針對電網電壓驟升程度較小的故障常采用改進dfig的控制策略，比如改進網側的無功指令值、虛擬阻抗控制以及滅磁控制等策略。但在電網電壓驟升程度較大時，無法僅通過優化dfig的控制策略實現故障穿越，必須通過投入硬件保護電路，以保證dfig的運行安全，比如crowbar保護、chopper保護
4、因此，現階段有必要對雙饋感應電機的高電壓穿越問題進行研究，提出一種基于硬件保護的雙饋感應電機故障穿越方法。
技術實現思路
1、針對現有技術中存在的問題，本專利技術提供一種基于硬件保護的雙饋感應電機故障穿越方法，該方法通過網側儲能保護、撬棒保護和調節網側無功指令值，三種不同的方法協同控制的方式，抑制網側的過電流及直流母線的過電壓，實現雙饋感應電機的高電壓穿越。
2、本專利技術采用的技術方案為：
3、一種基于硬件保護的雙饋感應電機故障穿越方法，包括以下步驟：
4、s1.采用crowbar裝置抑制網側的過電流；
5、當電網電壓發生驟升時，雙饋感應電機中的rsc變換器、gsc變換器會出現過電流問題，而網側變換器中電流的沖擊更大；采用網側儲能的控制策略可以吸收故障期間網側產生的多余功率，但卻無法有效應對網側暫態過電流的問題；
6、s1.1轉子動態數學模型的求取
7、雙饋感應電機在同步速坐標系下的電壓方程、磁鏈方程：
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10、雙饋感應電機磁鏈方程：
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13、由雙饋感應電機的電壓方程和磁鏈方程，可以得到轉子動態數學模型：
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15、s1.2網側撬棒保護電路投入抑制機側過電流的分析
16、在轉子的動態數學模型中，可以得到轉子的瞬態電阻表達式：
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18、由轉子的瞬態電阻表達式可知，通過改變定子電阻的值，就可以相應的改變轉子的瞬態電阻，從而達到抑制轉子瞬態電流的目的。當電網電壓驟升時，網側crowbar保護電路投入，可以有效抑制定子側的過電流，保護網側變換器;
19、?s1.3網側撬棒阻值的選取
20、撬棒的應用是為了抑制網側的過電流，通過選取合適的撬棒阻值可以改變定子側的等效電阻。當定子電流被抑制時，由電網注入gsc的電流就會隨之減少，網側過電流的情況也能夠得到抑制。由雙饋感應電機在同步速坐標系下的電壓方程可得網側撬棒阻值的選?。?/p>
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22、s2.采用儲能裝置，平抑網側的有功功率；
23、當電網電壓發生驟升故障時，隨著電網電壓的升高，風機的網側出現功率倒灌的現象，會使網側的有功功率過大，進而造成兩變換器之間的功率不匹配。因此提出在網側附加儲能裝置，用于吸收故障期間網側的不平衡功率;
24、s2.1電網穩態運行時，網側的功率分析
25、當電網電壓正常時，風機穩定運行，此時gsc變換器穩定的向電網傳輸功率，?網側有功功率等于變換器端有功功率:
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28、s2.2電網發生驟升故障時，網側的功率分析
29、當電網電壓發生驟升故障時，隨著電網電壓的升高，風機的網側出現功率倒灌的現象，會使網側的有功功率過大，進而造成兩變換器之間的功率不匹配。因此提出在網側附加儲能裝置，用于吸收故障期間網側的不平衡功率:
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32、通過儲能裝置可以吸收故障期間網側產生的多余的功率，從而實現rsc與gsc間的功率傳輸穩定，達到穩定直流母線電壓的目的;
33、s2.3電網發生驟升故障時，儲能系統的參數選取
34、儲能系統安裝在crowbar保護電路的網側，考慮到轉子側儲能參數的設置，網側儲能電池電壓則應當大于定子側相電壓峰值的兩倍。由于gsc的輸出電壓受直流母線側電壓的限制，可以確定gsc的最大輸出電壓：
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36、由上式，可以進一步得到網側電池電壓的表達式：
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38、由于網側采用無功指令值改進策略，所以能夠通過向電網提供一定的無功支撐來減少故障期間網側有功功率的產生，能夠進一步降低網側儲能電池的容量，節約經濟成本;
39、s3.采用網側無功指令值給電網提供無功支撐
40、發生驟升故障時，由于網側的暫態過電壓導致gsc變換器失控。為了實現gsc變換器的可控運行，需要進行無功電流的補償。通過增加無功電流，可以增強網側電感的分壓作用，能夠使gsc電壓矢量不平衡的情況得到改善，有利于電網電壓的恢復;
41、s3.1電網穩態運行時，網側的功率分析
42、當電網穩態運行時，網側變換器與電網間沒有進行無功功率的交換;
43、s3.2電網發生驟升故障時，網側的功率分析
44、當電網電壓發生驟升故障時，可以發揮風機自身的無功支撐能力，通過網側變換器向電網中注入感性無功電流。網側無功指令值本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于儲能及撬棒保護的雙饋風機高電壓故障穿越方法，其特征在于，分析了電網發生驟升故障時由于網側暫態過電壓超出了網側變換器的調制范圍，造成網側暫態過電流及直流母線側過電壓，且在故障后期引發母線電壓振蕩的問題。采用網側撬棒的方法來抑制網側的暫態過電流沖擊。分析了網側變換器的最大無功支撐能力，根據網側無功指令值和網側儲能裝置的配合，來平抑網側的不平衡功率，以維護直流母線電壓的穩定。通過網側撬棒、網側無功指令值和網側儲能裝置的協同控制策略，最后實現了雙饋風機高電壓故障穿越：所述一種雙饋感應電機高電壓穿越改進控制方法包括以下步驟：
2.根據權利要求書1所述的一種基于硬件保護的雙饋感應電機高電壓故障穿越方法，其特征在于：通過雙饋感應電機高電壓故障穿越方法，既可以抑制網側的暫態過電流沖擊、平抑網側的功率波動和維護直流母線電壓的穩定，又能夠發揮風機自身的無功支撐能力，給電網提供動態無功支撐，有效增強了雙饋風機的故障穿越能力。
【技術特征摘要】
1.一種基于儲能及撬棒保護的雙饋風機高電壓故障穿越方法，其特征在于，分析了電網發生驟升故障時由于網側暫態過電壓超出了網側變換器的調制范圍，造成網側暫態過電流及直流母線側過電壓，且在故障后期引發母線電壓振蕩的問題。采用網側撬棒的方法來抑制網側的暫態過電流沖擊。分析了網側變換器的最大無功支撐能力，根據網側無功指令值和網側儲能裝置的配合，來平抑網側的不平衡功率，以維護直流母線電壓的穩定。通過網側撬棒、網側無功指令值和網側儲...
【專利技術屬性】
技術研發人員：買買提熱依木·阿布力孜，史文杰，楊鴻翀，姚俊慧，沈浩男，陸文成，
申請(專利權)人：新疆大學，
類型：發明
國別省市：
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