低电压穿越控制方案

低电压穿越控制方案

低电压穿越功能是通过变流器的有源crowbar来实现的，当变频器检测到电网电压下降时，根据直流母线的电压来控制Crowbar部件的动作，泄放转子上的能量来抑制转子电压的升高，但会引起电网电压模块和变桨系统模块报故障。并且由于转矩突降为零左右，进而会引起发电机的转速超速等问题，下面就上述问题的分析和处理过程进行相应阐述。

一、主控和变流器的软件修改

为保证风机在低压穿越状态下保持并网运行，需要对主控系统和变流器参数进行如下修改。电压跌落至低电压穿越区时，变流器参数9.10的BIT10 (converter_low_voltage_for_ride_through)置位作为低电压区的触发条件，对电网电压和变桨故障进行相关逻辑处理，电网电压跌落至低电压穿越区以下时变流器本身报直流过压和转子侧变流器过流。

1.主控程序grid_voltage模块

现风机的主控检测当电网电压低于额定电压的90%延时100ms滞后，风机将脱网停机，为保证对低压穿越状态下风机能并网运行，需要对电压保护限值进行修改。编程思路为：

当电网电压正常时，保持原检测模式不变，把低电压穿越过程分为三个阶段： 从电压降至低于90%额定电压开始640ms内电压不低于20%额定电压80v，电压检测模块不报故障；

从低压穿越过程开始的第640ms至3s电压升至90%额定电压360v，电压检测模块不报故障；

3s后低电压穿越完成，电压应保持在90%额定电压以上

在低压穿越过程的上述三个阶段中，如检测电网电压低于允许的最低电压限值，则报error_grid_voltage_limit_min故障，主控系统中对电网电压检测超下限报程序需作如下修改：

变流器的状态字converter_com.converter_low_voltage_for_ride_through赋值给low_voltage_for_ride_through并把它定义为全局变量。

新建一个结构化文本如下，具有低压穿越三个阶段的执行要求。

修改grid_voltage中超过低电压限制报故障的功能模块，增加低电压穿越阶段的故障判定变量。

2.主控程序pitch模块

变桨系统主电跌落时将蓄电池电压经过供电回路直接输入PITCHMATER的DC_LINK端，pitchmaster正常工作60s带动电机运行，维持时间满足低电压穿越的时间，但变桨系统会反馈一些故障给主控系统需要处理。

故障名称如下：

error_pitch_main_status_battery_ok

error_pitch_status_battery_voltage_ok_1/2/3

error_pitch_error_battery_voltage_sys_1/2/3

error_pitch_battery_undervoltage_sys_1/2/3

error_pitch_battery_charger_error_bit0_sys_1/2/3

error_pitch_battery_charger_error_bit1_sys_1/2/3

error_pitch_converter

error_pitch_warning_voltage_dc_too_low_1/2/3

error_pitch_main_supply_no_recover_after_eon

对低压穿越状态下3s内变桨系统报出的故障进行屏蔽处理，程序实现如下：

3.变流器模块的修改

ABB变流器通过控制有源Crowbar可以在下图中阴影部分进行低电压穿越。

1)变流器参数修改

要实现低电压穿越功能需要修改以下参数：

102.01 PARAM LOCK（参数锁）改为Off

146.01 Crowbar HW TYPE（选择Crowbar类型）改为ACTIVE CB

146.03 RT U/Un LEVEL1（定义电压等级1）改为90

30.06 AC UNDERVOLT（定义电网欠压跳闸限幅值）改为138

146.05 RT U/Un DELTA t1（定义电网电压允许保持在146.03 RT U/Un LEVEL1 所定义的等级内的最大时间(t1)）改为3000

146.06 RT U/Un DELTA t2（定义内部欠压跳闸等级开始从级别2 上升到级别1 后的时间(t2)）改为625

2）主控程序变流器模块的修改

当电网电压低于额定电压的20%后风机要求紧急停机，具体修改程序如下：

二、低电压穿越区的发电机转速和变桨速度的分析和建议

主电电压跌落即进入低电压穿越区时，转矩突变为0，这样发电机转速势必要迅速上升甚至超速，下面就此问题进行分析。

1.发电机转速和变桨速度的分析

为了分析低电压穿越状态时转矩突变为0的情况，现场分析变流器报故障快速停机的过程数据。变流器报故障（二级故障）时，风机进入快速停机模式，风机立刻脱网，有功功率迅速下降至0。变桨控制器工作过程中，桨距角以不大于5.5°/s的速度顺桨至89°，此处与低电压穿越区的区别为目标转速为0rpm而不是17.4rpm，即变桨速度相对响应更快。

采集风机运行过程中变流器报故障脱网后三秒内的数据，可以看出叶轮转速在340ms内加速到5.5°/s后保持此速度顺桨至89°，在脱网三秒时风机桨距角大约增加15°。

图1、2、3为风机脱网过程的主要数据时序图，图中四条曲线分别为风速，功率，桨距角和发电机转速。如图1当风速为14米/秒左右时，电压跌落200ms 后开始顺桨，3秒后桨距角从3°顺桨至17°左右。在电压跌落2秒后，发电机转速从1750rpm上升至1960rpm，超出转速限制值1950rpm。

当风速为15米/秒和17米/秒左右时，转速在电压跌落1.5秒后分别升至最大1910rpm和1890rpm后便开始下降。