风电机组综合串联补偿电压穿越装置及控制方法

摘要

本发明公开了一种风电机组综合串联补偿电压穿越装置，该风电机组综合串联补偿电压穿越装置安装于风力发电机及其控制装置与电网公共连接PCC点之间的三相电路上，包括三相标准变换器、串联耦合变压器、双向充放电电路、直流母线电容和旁路开关。利用电力电子技术中动态电压恢复器、斩波电路以及具备大容量能量存储的超级电容器的思想，在电网故障期间引起机端电压跌落、电网由于无功过剩引起机端电压升高情况下以及在电网谐波含量过大的情况下，分别实现低电压穿越、高电压穿越和谐波补偿，避免了风力发电机组的脱网和谐波的不良影响；不需要对已有的风电机组进行任何改造，可以作为独立的控制模块，加装在风电机定子输出端口，安装方便。

主权项

风电机组综合串联补偿电压穿越的控制方法，该风电机组综合串联补偿电压穿越装置安装于风力发电机及其控制装置(9)与电网公共连接PCC点之间的三相电路上，包括三相标准变换器(1)、串联耦合变压器(4)、双向充放电电路、直流母线电容(2)和旁路开关(6)；所述三相电路的每相电路上均串接有串联耦合变压器(4)的副边，串联耦合变压器(4)的副边上均并联有旁路开关(6)，串联耦合变压器(4)的原边与三相标准变换器(1)的相应相进行连接；所述三相标准变换器(1)与直流母线电容(2)并联；所述双向充放电电路包括双向充放电控制电路与双向DC/DC变换器(3)，双向充放电控制电路与双向DC/DC变换器(3)连接，其中双向充放电控制电路由超级电容(8)与DC/DC充/放电电感(7)串联组成，双向充放电电路与所述直流母线电容(2)并联，其特征在于：包括以下3种不同情况对应的控制方法：(1)、低电压穿越控制方法：实时采集电网公共连接PCC点的电压，一旦检测到PCC点的电压低于低压门槛，关断旁路开关(6)中IGBT的触发信号，进入低压串联补偿模式，直流母线电容(2)提供补偿电压叠加在PCC点，直流母线电容(2)电压上升，此时双向DC/DC变换器(3)工作在降压Buck模式，直流母线电容(2)对超级电容(8)进行充电，直流母线电容(2)电压回落，风力发电机机端电压升高至正常值，实现低电压穿越；(2)、高电压穿越控制方法：实时采集电网公共连接PCC点的电压，一旦检测到PCC点的电压高于高压门槛，关断旁路开关(6)中IGBT的触发信号，进入高压串联补偿模式，直流母线电容(2)提供补偿电压叠加在PCC，直流母线电容(2)电压下降，此时双向DC/DC变换器(3)工作在升压Boost模式，超级电容(8)对直流母线电容(2)放电，直流母线电容(2)电压回升，风力发电机机端电压降低至正常值，实现高电压穿越；(3)、谐波电压平缓转矩穿越控制方法：实时采集电网公共连接PCC点的电压，并对PCC点的电压进行5次和7次谐波提取，一旦检测到PCC点5次或者7次谐波电压高于设定的相应次数的谐波补偿门槛，关断旁路开关(6)中IGBT的触发信号，进入谐波串联补偿模式，风电机组综合串联补偿电压穿越装置产生相应的反相谐波电压补偿PCC点谐波电压，消除电网谐波。