基于串联无功补偿的定速异步风机低电压穿越能力改进方法

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1、2013年2月吉林电力Feb．2013第41卷第1期(总第224期)JilinElectricPowerVo1．4lNo．1(Set．No．224)基于串联无功补偿的定速异步风机低电压穿越能力改进方法ImprovingLow—voltageRideThroughAbilityofFixedSpeedInductionGeneratorBasedonSeriesReactiveCompensation常学飞，吕项羽，张宗宝(吉林省电力有限公司电力科学研究院，长春130021)摘要：针对定速异步风力发电机不具

2、备低电压穿越功能，且技术性能较差、改造困难等问题，提出了在风机出口串联无功补偿装置(SVG)来提高风电机组的低电压穿越能力的改进方法，并将提出的的方法对Fuyu风电场GW50／750定速异步风机进行改造，改造后风机通过了低电压穿越能力检测试验，验证了该方法的有效性和实用性。关键词：定速异步风机，低电压穿越，串联无功补偿中图分类号：TM73文献标志码：B文章编号：1009—5306(2013)01—0043—03目前，国内外对风机低电压穿越(以下简称低处的直流电压。整流桥(23)的功能是设置直流级的穿)能力

3、的研究主要针对技术性能较为先进的双馈电压。限制器设备(24)用来流级电压突变，包括串联型或直驱型风机，多采用改进控制策略或者加装辅到第一开关元件(27)的固定电阻(28)，第一开关元助器件的方法。而早期投运的风电场中定速异步风件具有控制端，能够借助在第一控制器(34)中存储机较多，该类风机技术性能较差，通过上述方法很难的第一控制算法产生、提供打开／关闭信号。单相逆使其具备低穿能力。变器(25)每个开关元件包括控制端，由存储和执行本文针对定速异步风力发电机技术性能较差，第二控制算法的第二控制器模块(35)通

4、过控制端施低穿改造困难等问题，提出了在风机出口处串联无加、产生和提供打开／关闭信号。功补偿装置(SVG)来提高风电机组低穿能力的改1．2串联无功补偿控制原理进方法，并将提出的改造方案应用于Fuyu风电场装置补偿原理如图2所示，图中为电网电GW5O／750定速异步风机进行低穿能力改造，并对压，为发电机电压，滤波器输出电压，和电流向改造效果进行了验证。量，。当电网电压突然下降时，关联到电网电压—q轴上控制模块检测这个电压降并作用于单相逆变1基于串联SVG的风机低穿能力改进原理器，单相逆变器在滤波器的输入施加电

5、压，滤波器的输入电压通过这种控制方法使滤波器输出电压，1．1风机串联SVG设计原理使得发电机电压保持不变。而且这种方法可以设风机串联SVG设计原理见图1。图1a中，风电置电压i以控制电压和电网电压形成的角机(11)通过机械部分连接到风力涡轮机(12)，串联度，达到控制注入电网无功电流的目的。型无功补偿装置对于每个相包括滤波器(16)和电子功率转换器(15)，串联在发电机和电网(22)之间。采2改造后风机低穿性能试验用低通滤波器，用于衰减电子功率产生的高频谐波。图lb中，每相装置通过单相整流装置(23)馈给

6、应用上述方案对Fuyu风电场GW50／750定速电子功率转换器装置的每个直流级，以保持逆变器异步风机进行低穿能力改造，在风机出口与箱变之收稿日期：2013—01—15作者简介：常学飞(1984一)，男，工程师，从事电力系统分析及风电并网技术方面的研究。·43·2013年2月吉林电力Feb．2013第41卷第1期(总第224期)JilinElectricPowerVo1．41No．1(Ser．No．224)a．装嚣设计原理b．电子功率转换器原理图1风机串联补偿装置原理框图图2串联无功补偿控制原理图间首先串联

7、接入SVG，之后串联接入电压跌落发生图4SVG电压补偿曲线装置DIPGEN(见图3)。b．切人点和切出点的设置：当电压开始下降时，下降到切人点装置开始补偿电压，当网侧电压开⋯⋯⋯⋯检测设备DIPGEN始恢复时，恢复到切出点装置退出补偿电压模式，如l蹁IQbpQ0广—]Qi0．E图4中的A点为切入点，通常可设定为85％，B．点为切出点，通常设定为909／5。SVG：C．补偿目标电压的设置：通过设定的值，．．J1．可以控制补偿电压，实践证明设定比额定值略低时，电压补偿的效果更好。图3风机低穿能力改进示意图当电

8、网电压开始跌落时，SVG通过采样确定3试验数据分析电压跌落到点，进入电压补偿模式(低穿模式)，直到电网电压恢复到B点，退出电压补偿模式。图43．1空载试验为SVG电压补偿示意图。在不带风机情况下进行空载试验，根据相关测低穿过程中的目标电压U一U+U，式中：试标准的要求，试验项目、电压跌落、持续时间及实(，为残余电压；U为补偿电压。低穿过程中注入电际电压跌落残余电压如表1所示。测试误差在-+-5％网有功功率P。一Pw+P式中：尸