【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電力電子，尤其涉及一種具備緩停機功能的雙饋變流器、風力發電系統及停機方法。
技術介紹
1、隨著風電變流系統的發展，雙饋型變流器系統因為容量小、成本低和經濟性好等優點成為了風電行業的首選。目前傳統風電變流系統在面對單機脫網沒有很好的應對措施。
2、當在風機突然由于外部故障造成脫網，失去負載會對風機造成巨大的轉矩沖擊，會引起機組振動，對葉片、機械傳動系統的壽命都產生重大的影響，目前的雙饋變流器不能實現在突然失去負載時進行緩慢停機，不能很好的消除機組振動帶來的影響，且傳統變流系統中直流側電路復雜，不方便控制。
技術實現思路
1、本專利技術為了解決上述問題，提出了一種具備緩停機功能的雙饋變流器、風力發電系統及停機方法，當失去電網負載時，控制所述網側交流電路進入構網電壓源模式，控制機側交流電路進入跟網電流源模式；利用轉子自身慣量和最大安全速度作為邊界，給出轉子可吸收的最大能量，在轉子轉差功率增大的同時，向機側變流器分配整機功率；控制所述直流側儲能電路對剩余能力進行動態分配，將能量儲存或消耗，可以使風機系統失去負載后，實現緩慢停機，降低了因故障突然失去負荷，風機系統突然脫網造成的轉矩和功率沖擊，保護了傳動鏈系統，降低了風機載荷。
2、為了實現上述目的，第一方面，本專利技術提供了一種具備緩停機功能的雙饋變流器，采用如下技術方案：
3、一種具備緩停機功能的雙饋變流器，包括網側交流電路，機側交流電路，以及設置在所述網側交流電路和所述機側交流電路之間的
4、所述網側交流電路、所述機側交流電路和所述直流側儲能電路連接有變流器控制器；所述變流器控制器被配置為：當失去電網負載時，控制所述網側交流電路進入構網電壓源模式，控制機側交流電路進入跟網電流源模式；利用轉子自身慣量和最大安全速度作為邊界，給出轉子可吸收的最大能量，在轉子轉差功率增大的同時，向機側變流器分配整機功率；控制所述直流側儲能電路對剩余能力進行動態分配，將能量儲存或消耗。
5、進一步的，所述網側交流電路還連接有并網功能電路，所述并網功能電路包括主變壓器和環網柜。
6、進一步的，所述直流側儲能電路包括濾波電抗、接觸器、熔斷器、第一功率單元、第二功率單元、檢測單元電阻和儲能超級電容。
7、進一步的，所述機側交流電路和所述網側交流電路，分別連接雙饋發電機的定子和轉子側。
8、為了實現上述目的，第二方面，本專利技術還提供了一種風力發電系統，采用如下技術方案：
9、一種風力發電系統停機方法，使用了如第一方面中所述的具備緩停機功能的雙饋變流器，包括：
10、當失去電網負載時，控制所述網側交流電路進入構網電壓源模式，控制機側交流電路進入跟網電流源模式；利用轉子自身慣量和最大安全速度作為邊界，給出轉子可吸收的最大能量，在轉子轉差功率增大的同時，向機側變流器分配整機功率；控制所述直流側儲能電路對剩余能力進行動態分配，將能量儲存或消耗。
11、進一步的，直流側電壓控制采用分段函數方式設計；直流側電壓udc為：
12、
13、假設tready為發電機轉子由故障前速度w，加速到安全速度wmax的時間，可得到進入緩停機模式下，留給變流器系統模式切換的反應時間：
14、
15、直流側參考電壓指令udc_ref為：
16、δugrid＝ugrid-un,
17、
18、其中，wrotor為轉子儲存動能；j為發電機轉子慣量；wmax為發電機最大轉速；wcut為風電機組的切出速度；wr為電阻消耗能量；r為電阻阻值；udc為直流側電壓；δt為停機時間；k1和k2為分配系數；psuper為超級電動功率；pr為電阻功率；pn為機組額定功率；esuper為超級電容可吸收能量；er為電阻可吸收能量；erotor為發電機轉子可吸收能量w0為發電機額定轉速；δugrid為檢測電壓和額定電壓壓差；ugrid為網側變流器電壓；un為額定電壓；δupu為電壓壓差標幺值；udc_ref為直流側參考電壓指令。
19、進一步的，當風力發電機組突然失去電網負載時，表現為變流器柜中的主斷路器分斷；風機控制器和變流器控制器分別將緩停機標志位置位，并互相傳遞緩停機標志位，當風機控制器接收到變流器控制器的置位信號后，開始控制葉片速度，最大不超過安全速度，轉子利用自身慣量開始吸收能量；當檢測到主斷路器在沒給出分斷指令的情況下處于斷開狀態，分斷發電機定子并網接觸器；
20、變流控制器檢測是否出現故障，非故障下，網側交流電路工作于構網電壓源模式，對外呈現電壓源特性，機側交流電路繼續運行在跟網電流源模式，通過給定轉子空載勵磁電流，建立發電機定子電壓；同時變流器控制器控制直流側儲能電路，工作在升壓模式，為直流側提供直流電壓；
21、判斷定子電壓和網側建立的電壓是否同步，同步后，發并網指令使。
22、進一步的，直流側儲能電路工作于恒流充電工作模式；變流器和風機配合按照慣性停機曲線，緩慢將轉矩和轉速降低，直到檢測到反饋轉矩為0，停機結束。
23、進一步的，斷開環網柜開關，直流側儲能電路啟動工作于升壓模式，閉合直流側接觸器，且強制第二功率單元處于分斷狀態；建立直流側電壓，當網側交流電路檢測到直流側電壓穩定時，開始啟動，并工作于逆變狀態，同時閉鎖機側交流電路；為負載提供電源，直到檢測到按鈕恢復，進入風機模式。
24、為了實現上述目的，第三方面，本專利技術還提供了一種風力發電系統停機方法，采用如下技術方案：
25、一種風力發電系統，使用了如第一方面中所述的具備緩停機功能的雙饋變流器。
26、與現有技術相比，本專利技術的有益效果為：
27、1、本專利技術中，在網側交流電路和機側交流電路之間設置直流側儲能電路；當失去電網負載時，控制所述網側交流電路進入構網電壓源模式，控制機側交流電路進入跟網電流源模式；利用轉子自身慣量和最大安全速度作為邊界，給出轉子可吸收的最大能量，在轉子轉差功率增大的同時，向機側變流器分配整機功率；控制所述直流側儲能電路對剩余能力進行動態分配，將能量儲存或消耗，可以使風機系統失去負載后，實現緩慢停機，降低了因故障突然失去負荷，風機系統突然脫網造成的轉矩和功率沖擊，保護了傳動鏈系統，降低了風機載荷。
28、2、本專利技術可以在風機突然失去負載時，協助整機進行緩停機的變流系統設計；且通過優化目前傳統變流系統的功能，使得操作方便、更安全化。
29、3、本專利技術中，當失去電網負載時，網側變流器進入構網電壓源模式，建立穩定電壓，機側變流器進入跟網電流源模式，提供滿足需求的轉矩，直流側作為能量消耗及儲存功能單元，并根據實際情況進行chopper電阻和儲能超級電容的彈性分配設計；通過直流側dc-dc設計，由濾波電抗、接觸器、熔斷器和功率單元及檢測單元組成，直流側電路簡單，控制方便、穩定；同時提供了直流側組件的計算方式，便于本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.具備緩停機功能的雙饋變流器，其特征在于，包括網側交流電路，機側交流電路，以及設置在所述網側交流電路和所述機側交流電路之間的直流側儲能電路；
2.如權利要求1所述的具備緩停機功能的雙饋變流器，其特征在于，所述網側交流電路還連接有并網功能電路，所述并網功能電路包括主變壓器和環網柜。
3.如權利要求1所述的具備緩停機功能的雙饋變流器，其特征在于，所述直流側儲能電路包括所述直流側儲能電路包括濾波電抗、接觸器、熔斷器、第一功率單元、第二功率單元、檢測單元電阻和儲能超級電容。
4.如權利要求1所述的具備緩停機功能的雙饋變流器，其特征在于，所述機側交流電路和所述網側交流電路，分別連接雙饋發電機的定子和轉子側。
5.風力發電系統停機方法，其特征在于，使用了如權利要求1-4任一項所述的具備緩停機功能的雙饋變流器，包括：
6.如權利要求5所述的風力發電系統停機方法，其特征在于，直流側電壓控制采用分段函數方式設計；直流側電壓Udc為：
7.如權利要求5所述的風力發電系統停機方法，其特征在于，當風力發電機組突然失去電網負載時，表
8.如權利要求7所述的風力發電系統停機方法，其特征在于，直流側儲能電路工作于恒流充電工作模式；變流器和風機配合按照慣性停機曲線，緩慢將轉矩和轉速降低，直到檢測到反饋轉矩為0，停機結束。
9.如權利要求5所述的風力發電系統停機方法，其特征在于，斷開環網柜開關，直流側儲能電路啟動工作于升壓模式，閉合直流側接觸器，且強制第二功率單元處于分斷狀態；建立直流側電壓，當網側交流電路檢測到直流側電壓穩定時，開始啟動，并工作于逆變狀態，同時閉鎖機側交流電路；為負載提供電源，直到檢測到按鈕恢復，進入風機模式。
10.風力發電系統，其特征在于，使用了如權利要求1-4任一項所述的具備緩停機功能的雙饋變流器。
...【技術特征摘要】
1.具備緩停機功能的雙饋變流器，其特征在于，包括網側交流電路，機側交流電路，以及設置在所述網側交流電路和所述機側交流電路之間的直流側儲能電路；
2.如權利要求1所述的具備緩停機功能的雙饋變流器，其特征在于，所述網側交流電路還連接有并網功能電路，所述并網功能電路包括主變壓器和環網柜。
3.如權利要求1所述的具備緩停機功能的雙饋變流器，其特征在于，所述直流側儲能電路包括所述直流側儲能電路包括濾波電抗、接觸器、熔斷器、第一功率單元、第二功率單元、檢測單元電阻和儲能超級電容。
4.如權利要求1所述的具備緩停機功能的雙饋變流器，其特征在于，所述機側交流電路和所述網側交流電路，分別連接雙饋發電機的定子和轉子側。
5.風力發電系統停機方法，其特征在于，使用了如權利要求1-4任一項所述的具備緩停機功能的雙饋變流器，包括：
6.如權利要求5所述的風力發電系統停機方法，其特征在于，直流側電壓控制采用分段函數方式設計；直流側電壓udc為：
7.如權利要求5所述的風力發電系統停機方法，其特征在于，當...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊傳江，滕鐵軍，王成賢，雷明壯，王祥君，
申請(專利權)人：中車山東風電有限公司，
類型：發明
國別省市：
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