專利名稱：風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電與電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，從70年代中期開始受到世界各國的重視，其中，直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的趨勢(shì)。目前，大型機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，已成為世界風(fēng)能利用的主要形式。現(xiàn)有技術(shù)中，直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)變流器功率等級(jí)與發(fā)電機(jī)相當(dāng)，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能全部通過變流器變換為頻率、電壓恒定的交流電饋入電網(wǎng)，并通過對(duì)電機(jī)側(cè)變流器電流的控制而控制電磁轉(zhuǎn)矩，使之實(shí)現(xiàn)最大功率輸出。如果外界沒有風(fēng)，風(fēng)很小或風(fēng)很大，風(fēng)力發(fā)電機(jī)將停止運(yùn)行，不能發(fā)電。在并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，風(fēng)力發(fā)電突然停止，將對(duì)電網(wǎng)造成很大沖擊，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的運(yùn)行安全。 當(dāng)風(fēng)機(jī)停止輸出時(shí)，目前有采用并網(wǎng)發(fā)電和電網(wǎng)無功功率補(bǔ)償一體化的方法，使逆變器單獨(dú)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償，改善電能質(zhì)量。當(dāng)風(fēng)機(jī)出力很小時(shí)，通過設(shè)置壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的方法，為風(fēng)能轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)提供穩(wěn)定的風(fēng)力，保證風(fēng)機(jī)的連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電，或者通過在發(fā)電機(jī)定子繞組分段抽頭形成能夠進(jìn)行多級(jí)調(diào)整功率的發(fā)變電系統(tǒng)，穩(wěn)定風(fēng)機(jī)的輸出。但是在現(xiàn)有技術(shù)中，沒有提出一種當(dāng)風(fēng)機(jī)出力很大時(shí)風(fēng)能的更大利用辦法。風(fēng)機(jī)
輸入功率為尸IpJv3,其中P為空氣密度，A為風(fēng)機(jī)葉片掃掠面積，ν為當(dāng)前風(fēng)速，風(fēng) 2
機(jī)輸出功率則為P。=^pAv1Cp ,其中Cp為風(fēng)能利用系數(shù)，即風(fēng)機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的
效率，它與風(fēng)速、風(fēng)機(jī)的葉片轉(zhuǎn)速、葉片直徑和槳葉節(jié)距角有關(guān)，是葉尖速比λ和槳葉節(jié)距角β的函數(shù)。在槳葉節(jié)距角不變時(shí)，風(fēng)能利用系數(shù)只與葉尖速比λ有關(guān)，因此，在某一風(fēng)速下，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使其運(yùn)行在最佳葉尖速比，就能獲得最大風(fēng)能利用系數(shù)cpmax，達(dá)到最大風(fēng)能捕獲的目的。為了在任意風(fēng)速時(shí)刻均能捕獲最大風(fēng)能，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速必須與風(fēng)速匹配，通常當(dāng)風(fēng)速小于額定風(fēng)速時(shí)，可以通過變流器調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速變化，獲得最大風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率。但是當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速而低于風(fēng)機(jī)切出風(fēng)速時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)需要調(diào)整風(fēng)機(jī)槳葉節(jié)距角以調(diào)節(jié)饋入系統(tǒng)的風(fēng)能，維持風(fēng)機(jī)在額定功率運(yùn)行，實(shí)際上此刻的風(fēng)機(jī)可以輸出更多能量，但是由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)或變流器額定功率的限制，導(dǎo)致該能量不能并入電網(wǎng)而白白損失， 降低了風(fēng)能的利用效率。如果研制更大功率的變流器以減小風(fēng)速過高時(shí)能量的損失，則會(huì)增加系統(tǒng)成本和研制周期。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)及方法，能夠提高風(fēng)能的利用效率。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供技術(shù)方案如下一方面，提供一種風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)，包括風(fēng)電機(jī)組，所述風(fēng)電機(jī)組包括風(fēng)機(jī)，與所述風(fēng)機(jī)同軸的發(fā)電機(jī)、變流器，所述風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)還包括一開關(guān)，與所述變流器并聯(lián)，用于在自身閉合時(shí)將所述發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能并入電網(wǎng)中；風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換裝置，用于測(cè)量所述風(fēng)機(jī)的輸出功率，并比較所述風(fēng)機(jī)的輸出功率與所述變流器的額定功率，根據(jù)比較結(jié)果斷開或閉合所述開關(guān)。其中，所述風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換裝置包括監(jiān)測(cè)模塊，用于測(cè)量所述風(fēng)機(jī)的輸出功率；比較模塊，用于比較所述風(fēng)機(jī)的輸出功率與所述變流器的額定功率；處理模塊，用于當(dāng)所述風(fēng)機(jī)的輸出功率不大于所述變流器的額定功率時(shí)，斷開所述開關(guān)，以使所述發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能通過所述變流器并入電網(wǎng)中；當(dāng)所述風(fēng)機(jī)的輸出功率大于所述變流器的額定功率時(shí)，閉合所述開關(guān)，以使所述發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能通過所述開關(guān)并入電網(wǎng)中。其中，所述風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換裝置還包括調(diào)節(jié)模塊，用于在所述處理模塊閉合所述開關(guān)后，調(diào)節(jié)所述風(fēng)機(jī)的葉尖速比，使所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持不變；增大模塊，用于在所述處理模塊閉合所述開關(guān)后，增大電網(wǎng)側(cè)負(fù)載，以增大所述發(fā)電機(jī)的輸出電流。其中，所述變流器包括發(fā)電機(jī)側(cè)三相電容、三相電感、三相最低充電電平(LCL)并網(wǎng)濾波電路、發(fā)電機(jī)側(cè)三相脈沖寬度調(diào)制(PWM)全控變流器以及PWM網(wǎng)側(cè)并網(wǎng)變流器。其中，所述發(fā)電機(jī)側(cè)三相PWM全控變流器為全控三相橋，由六個(gè)開關(guān)器件構(gòu)成三相橋臂并聯(lián)而成，功率開關(guān)器件均為絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)；所述PWM網(wǎng)側(cè)并網(wǎng)變流器由三相全控橋構(gòu)成，由六個(gè)開關(guān)器件構(gòu)成三相橋臂并聯(lián)組成，功率開關(guān)器件均為IGBT。其中，所述風(fēng)機(jī)與所述發(fā)電機(jī)的額定功率相同，所述變流器的額定功率小于所述風(fēng)機(jī)的額定功率。其中，所述風(fēng)機(jī)的額定功率為3 5兆瓦，所述發(fā)電機(jī)的額定功率為3 5兆瓦， 所述開關(guān)的額定功率為3 5兆瓦，所述變流器的額定功率為1 2兆瓦，所述發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為50赫茲。其中，所述開關(guān)為可控硅開關(guān)。本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換方法，應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)中，所述風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)，與所述風(fēng)機(jī)同軸的發(fā)電機(jī)、變流器， 以及與所述變流器并聯(lián)的開關(guān)，所述風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換方法包括測(cè)量所述風(fēng)機(jī)的輸出功率；比較所述風(fēng)機(jī)的輸出功率與所述變流器的額定功率；當(dāng)所述風(fēng)機(jī)的輸出功率不大于所述變流器的額定功率時(shí)，斷開所述開關(guān)，以使所述風(fēng)機(jī)發(fā)出的能量通過所述變流器并入電網(wǎng)中；
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當(dāng)所述風(fēng)機(jī)的輸出功率大于所述變流器的額定功率時(shí)，閉合所述開關(guān)，以使所述風(fēng)機(jī)發(fā)出的能量通過所述開關(guān)并入電網(wǎng)中。其中，所述當(dāng)所述風(fēng)機(jī)的輸出功率大于所述變流器的額定功率時(shí)，閉合所述開關(guān)之后還包括調(diào)節(jié)所述風(fēng)機(jī)的葉尖速比，使所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持不變；增大電網(wǎng)側(cè)負(fù)載，以增大所述發(fā)電機(jī)的輸出電流。本發(fā)明的實(shí)施例具有以下有益效果上述方案中，當(dāng)風(fēng)機(jī)輸出功率小于或等于變流器額定功率時(shí)，可以將開關(guān)斷開，使得風(fēng)機(jī)發(fā)出的能量全部通過變流器并網(wǎng)，能夠提高風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)的可靠性和運(yùn)行效率，減小對(duì)電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)的沖擊，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組最佳穩(wěn)定運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)了快速功率傳輸；而當(dāng)風(fēng)機(jī)輸出功率超過變流器額定功率時(shí)，則閉合開關(guān)，使變流器短路，以使風(fēng)機(jī)發(fā)出的能量直接通過開關(guān)并入電網(wǎng)，能夠最大限度地將風(fēng)速升高后的能量通過發(fā)電機(jī)傳送到網(wǎng)側(cè)，增加風(fēng)機(jī)的發(fā)電量，提高了風(fēng)能的轉(zhuǎn)換效率。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)的另一結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例的變流器結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的實(shí)施例要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明的實(shí)施例針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中風(fēng)能的利用效率較低的問題，提供一種風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)及方法，能夠提高風(fēng)能的利用效率。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)，如圖1所示，該系統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)1，發(fā)電機(jī)2，變流器3，以及開關(guān)4、風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換裝置8。風(fēng)機(jī)1和發(fā)電機(jī)2同軸連接，發(fā)電機(jī)2的輸出連接變流器3和開關(guān)4，開關(guān)4與變流器3并聯(lián)連接，用于在自身閉合時(shí)將發(fā)電機(jī)2發(fā)出的電能并入電網(wǎng)中；風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換裝置8，用于測(cè)量風(fēng)機(jī)1的輸出功率，并比較風(fēng)機(jī)1的輸出功率與變流器3的額定功率，根據(jù)比較結(jié)果斷開或閉合開關(guān)4。其中，如圖2所示，風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換裝置8包括監(jiān)測(cè)模塊81，用于測(cè)量風(fēng)機(jī)1的輸出功率；比較模塊82，用于比較風(fēng)機(jī)1的輸出功率與變流器3的額定功率；處理模塊83，用于當(dāng)風(fēng)機(jī)1的輸出功率不大于變流器3的額定功率時(shí)，斷開開關(guān) 4，以使發(fā)電機(jī)2發(fā)出的電能通過變流器3并入電網(wǎng)中；當(dāng)風(fēng)機(jī)1的輸出功率大于變流器3 的額定功率時(shí)，閉合開關(guān)4，以使發(fā)電機(jī)2發(fā)出的電能通過開關(guān)4并入電網(wǎng)中。進(jìn)一步地，風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換裝置8還包括
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調(diào)節(jié)模塊84，用于在處理模塊83閉合開關(guān)4后，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)1的葉尖速比，使發(fā)電機(jī) 2的轉(zhuǎn)速保持不變；增大模塊85，用于在處理模塊83閉合開關(guān)4后，增大電網(wǎng)側(cè)負(fù)載，以增大發(fā)電機(jī)2 的輸出電流。其中，風(fēng)機(jī)1、發(fā)電機(jī)2以及開關(guān)4的額定功率相等，均大于變流器3的額定功率。其中，風(fēng)機(jī)1、發(fā)電機(jī)2以及開關(guān)4的額定功率可以均為3 5兆瓦，變流器3的額定功率可以為1 2兆瓦，低于風(fēng)機(jī)的額定功率，發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速可以設(shè)計(jì)在50赫茲。其中，如圖3所示，變流器3可以為三相全功率變流器，開關(guān)4可以為可控硅開關(guān)。 下面以圖3所示的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)為例，對(duì)本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)的工作方法進(jìn)行詳細(xì)介紹當(dāng)風(fēng)速較小，低于額定風(fēng)速時(shí)，風(fēng)機(jī)1的輸出功率小于或等于全功率變流器3的額定功率時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)2在風(fēng)機(jī)1帶動(dòng)下發(fā)電，可控硅開關(guān)4處于斷開狀態(tài)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)2 產(chǎn)生的電能通過三相全功率變流器3控制并入電網(wǎng)；此時(shí)風(fēng)機(jī)1和風(fēng)力發(fā)電機(jī)2都在額定功率以下運(yùn)行，變流器3在小于或等于額定功率運(yùn)行，風(fēng)機(jī)1在低于額定風(fēng)速運(yùn)行，風(fēng)力發(fā)電機(jī)2在額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行；當(dāng)風(fēng)速升高，風(fēng)機(jī)1輸出功率大于全功率變流器3的額定功率時(shí)，可控硅開關(guān)4閉合，使全功率變流器3短路，在風(fēng)輪帶動(dòng)下發(fā)電的永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)2通過可控硅開關(guān)4 直接并入電網(wǎng)，此時(shí)通過調(diào)節(jié)變槳系統(tǒng)使發(fā)電機(jī)2轉(zhuǎn)速保持不變，通過網(wǎng)側(cè)調(diào)度中心調(diào)節(jié)負(fù)載增大發(fā)電機(jī)輸出電流，將風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的能量傳到電網(wǎng)。如圖4所示，變流器3包括電機(jī)側(cè)三相電容5、三相電感6和三相最低充電電平 (lowest charge level，以下簡稱LCL)并網(wǎng)濾波電路7，風(fēng)力發(fā)電機(jī)2通過電纜連接到三相三角形連接的電容5，然后連接到三相電感6，三相電感6連接發(fā)電機(jī)側(cè)三相脈沖寬度調(diào)制 (Pulse Width Modulation，以下簡稱PWM)全控變流器，發(fā)電機(jī)側(cè)三相PWM全控變流器并聯(lián)一組平波電容后與PWM網(wǎng)側(cè)并網(wǎng)變流器相連，PWM網(wǎng)側(cè)并網(wǎng)變流器連接三相并網(wǎng)LCL電路的輸入端，三相并網(wǎng)LCL電路的輸出端與電網(wǎng)相連。其中，發(fā)電機(jī)側(cè)三相PWM全控變流器是全控三相橋，由六個(gè)開關(guān)器件構(gòu)成三相橋臂并聯(lián)而成，功率開關(guān)器件采用絕緣柵雙極型晶體管(Insulated GateBipolar Transistor,以下簡稱IGBT) ；PWM網(wǎng)側(cè)并網(wǎng)變流器由三相全控橋構(gòu)成，由六個(gè)開關(guān)器件構(gòu)成三相橋臂并聯(lián)組成，功率開關(guān)器件均為IGBT。工作時(shí)，風(fēng)機(jī)1帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)2發(fā)出三相頻率及幅值都變化的交流電，經(jīng)過發(fā)電機(jī)側(cè)濾波電容濾波后進(jìn)入發(fā)電機(jī)側(cè)平波電感。平波電感既可以對(duì)三相電起到平波的作用， 又可以與發(fā)電機(jī)側(cè)全控變流器一起構(gòu)成升壓變流器，這樣就可以使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在很大風(fēng)速范圍內(nèi)按最佳功率運(yùn)行，即使在較低風(fēng)速下，全控變流器的升壓控制也能保證直流母線電壓的穩(wěn)定，從而保證系統(tǒng)滿足并網(wǎng)條件。由平波電感輸出來的交流電經(jīng)過發(fā)電機(jī)側(cè)全控變流器的整流和直流側(cè)濾波電容的濾波后，作為網(wǎng)側(cè)并網(wǎng)變流器的直流母線直接饋電到網(wǎng)側(cè)變流器。經(jīng)過PWM控制的網(wǎng)側(cè)變流器輸出恒頻恒幅與電網(wǎng)同相的三相準(zhǔn)正弦交流電， 滿足并網(wǎng)條件，可直接并入低壓電網(wǎng)。當(dāng)風(fēng)速很大風(fēng)機(jī)1輸出功率超過變流器3額定功率時(shí)，及時(shí)合上可控硅開關(guān)4，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)2的能量直接通過開關(guān)并入電網(wǎng)，此時(shí)需要同時(shí)調(diào)節(jié)變槳系統(tǒng)，調(diào)整風(fēng)機(jī)的葉尖速比，使得發(fā)電機(jī)2保持額定轉(zhuǎn)速不變，并通過網(wǎng)側(cè)調(diào)度中心增大負(fù)載，以增加風(fēng)力發(fā)電機(jī)2的電流而增大輸出功率，將風(fēng)機(jī)1產(chǎn)生的能量快速地最大限度地并入電網(wǎng)。本實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)，當(dāng)風(fēng)機(jī)輸出功率小于或等于變流器額定功率時(shí)，開關(guān)處于斷開狀態(tài)，風(fēng)機(jī)發(fā)出的能量全部通過變流器并網(wǎng)，能夠提高風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)的可靠性和運(yùn)行效率，減小對(duì)電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)的沖擊，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組最佳穩(wěn)定運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)了快速功率傳輸；而當(dāng)風(fēng)機(jī)輸出功率超過變流器額定功率時(shí)，則閉合開關(guān)，使變流器短路，以使風(fēng)機(jī)發(fā)出的能量直接通過開關(guān)并入電網(wǎng)，能夠最大限度地將風(fēng)速升高后的能量通過發(fā)電機(jī)傳送到網(wǎng)側(cè)，增加風(fēng)機(jī)的發(fā)電量，提高了風(fēng)能的轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換方法，應(yīng)用于如圖1所示的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)中，如圖5所示，該方法包括步驟501 測(cè)量風(fēng)機(jī)1的輸出功率；步驟502 比較風(fēng)機(jī)1的輸出功率與變流器3的額定功率；步驟503 判斷風(fēng)機(jī)1的輸出功率是否大于變流器3的額定功率，若風(fēng)機(jī)1的輸出功率不大于變流器3的額定功率，轉(zhuǎn)向步驟504 ；若風(fēng)機(jī)1的輸出功率大于變流器3的額定功率，轉(zhuǎn)向步驟505;步驟504:斷開開關(guān)4，以使風(fēng)機(jī)1發(fā)出的能量通過變流器3并入電網(wǎng)中；步驟505 閉合開關(guān)4，以使風(fēng)機(jī)1發(fā)出的能量通過開關(guān)4并入電網(wǎng)中。其中，若風(fēng)機(jī)1的輸出功率大于變流器3的額定功率，步驟504之后還需要調(diào)節(jié)變槳系統(tǒng)，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)2的轉(zhuǎn)速保持不變，并增大電網(wǎng)側(cè)負(fù)載，以增大風(fēng)力發(fā)電機(jī)2的輸出電流，使得能夠最大限度地將風(fēng)速升高后的能量通過發(fā)電機(jī)傳送到電網(wǎng)。本實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換方法，當(dāng)風(fēng)機(jī)輸出功率小于或等于變流器額定功率時(shí)，開關(guān)處于斷開狀態(tài)，風(fēng)機(jī)發(fā)出的能量全部通過變流器并網(wǎng)，能夠提高風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)的可靠性和運(yùn)行效率，減小對(duì)電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)的沖擊，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組最佳穩(wěn)定運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)了快速功率傳輸；而當(dāng)風(fēng)機(jī)輸出功率超過變流器額定功率時(shí)，則閉合開關(guān)，使變流器短路，以使風(fēng)機(jī)發(fā)出的能量直接通過開關(guān)并入電網(wǎng)，能夠最大限度地將風(fēng)速升高后的能量通過發(fā)電機(jī)傳送到網(wǎng)側(cè)，增加風(fēng)機(jī)的發(fā)電量，提高了風(fēng)能的轉(zhuǎn)換效率。所述方法實(shí)施例是與所述裝置實(shí)施例相對(duì)應(yīng)的，在方法實(shí)施例中未詳細(xì)描述的部分參照裝置實(shí)施例中相關(guān)部分的描述即可，在裝置實(shí)施例中未詳細(xì)描述的部分參照方法實(shí)施例中相關(guān)部分的描述即可。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中， 該程序在執(zhí)行時(shí)，包括如上述方法實(shí)施例的步驟，所述的存儲(chǔ)介質(zhì)，如磁碟、光盤、只讀存儲(chǔ)記憶體(Read-Only Memory, ROM)或隨機(jī)存儲(chǔ)記憶體(Random Access Memory, RAM)等。在本發(fā)明各方法實(shí)施例中，所述各步驟的序號(hào)并不能用于限定各步驟的先后順序，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，對(duì)各步驟的先后變化也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)，包括風(fēng)電機(jī)組，所述風(fēng)電機(jī)組包括風(fēng)機(jī)，與所述風(fēng)機(jī)同軸的發(fā)電機(jī)、變流器，其特征在于，所述風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)還包括一開關(guān)，與所述變流器并聯(lián)，用于在自身閉合時(shí)將所述發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能并入電網(wǎng)中；風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換裝置，用于測(cè)量所述風(fēng)機(jī)的輸出功率，并比較所述風(fēng)機(jī)的輸出功率與所述變流器的額定功率，根據(jù)比較結(jié)果斷開或閉合所述開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換裝置包括監(jiān)測(cè)模塊，用于測(cè)量所述風(fēng)機(jī)的輸出功率；比較模塊，用于比較所述風(fēng)機(jī)的輸出功率與所述變流器的額定功率；處理模塊，用于當(dāng)所述風(fēng)機(jī)的輸出功率不大于所述變流器的額定功率時(shí)，斷開所述開關(guān)，以使所述發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能通過所述變流器并入電網(wǎng)中；當(dāng)所述風(fēng)機(jī)的輸出功率大于所述變流器的額定功率時(shí)，閉合所述開關(guān)，以使所述發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能通過所述開關(guān)并入電網(wǎng)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換裝置還包括調(diào)節(jié)模塊，用于在所述處理模塊閉合所述開關(guān)后，調(diào)節(jié)所述風(fēng)機(jī)的葉尖速比，使所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持不變；增大模塊，用于在所述處理模塊閉合所述開關(guān)后，增大電網(wǎng)側(cè)負(fù)載，以增大所述發(fā)電機(jī)的輸出電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)，其特征在于，所述變流器包括發(fā)電機(jī)側(cè)三相電容、三相電感、三相最低充電電平(LCL)并網(wǎng)濾波電路、發(fā)電機(jī)側(cè)三相脈沖寬度調(diào)制(PWM)全控變流器以及PWM網(wǎng)側(cè)并網(wǎng)變流器。
5.根據(jù)權(quán)利按要求4所述的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)側(cè)三相PWM全控變流器為全控三相橋，由六個(gè)開關(guān)器件構(gòu)成三相橋臂并聯(lián)而成，功率開關(guān)器件均為絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)；所述PWM網(wǎng)側(cè)并網(wǎng)變流器由三相全控橋構(gòu)成，由六個(gè)開關(guān)器件構(gòu)成三相橋臂并聯(lián)組成，功率開關(guān)器件均為IGBT。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)機(jī)與所述發(fā)電機(jī)的額定功率相同，所述變流器的額定功率小于所述風(fēng)機(jī)的額定功率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)機(jī)的額定功率為3 5兆瓦，所述發(fā)電機(jī)的額定功率為3 5兆瓦，所述開關(guān)的額定功率為3 5兆瓦， 所述變流器的額定功率為1 2兆瓦，所述發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為50赫茲。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)為可控硅開關(guān)。
9.一種風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換方法，應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)中，其特征在于，所述風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)，與所述風(fēng)機(jī)同軸的發(fā)電機(jī)、變流器，以及與所述變流器并聯(lián)的開關(guān)，所述風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換方法包括測(cè)量所述風(fēng)機(jī)的輸出功率；比較所述風(fēng)機(jī)的輸出功率與所述變流器的額定功率；當(dāng)所述風(fēng)機(jī)的輸出功率不大于所述變流器的額定功率時(shí)，斷開所述開關(guān)，以使所述風(fēng)機(jī)發(fā)出的能量通過所述變流器并入電網(wǎng)中；當(dāng)所述風(fēng)機(jī)的輸出功率大于所述變流器的額定功率時(shí)，閉合所述開關(guān)，以使所述風(fēng)機(jī)發(fā)出的能量通過所述開關(guān)并入電網(wǎng)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換方法，其特征在于，所述當(dāng)所述風(fēng)機(jī)的輸出功率大于所述變流器的額定功率時(shí)，閉合所述開關(guān)之后還包括 調(diào)節(jié)所述風(fēng)機(jī)的葉尖速比，使所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持不變； 增大電網(wǎng)側(cè)負(fù)載，以增大所述發(fā)電機(jī)的輸出電流。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)及方法，屬于風(fēng)力發(fā)電與電力電子技術(shù)領(lǐng)域，該風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)包括風(fēng)電機(jī)組，所述風(fēng)電機(jī)組包括風(fēng)機(jī)，與所述風(fēng)機(jī)同軸的發(fā)電機(jī)、變流器，所述風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)還包括一開關(guān)，與所述變流器并聯(lián)，用于在自身閉合時(shí)將所述發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能并入電網(wǎng)中；風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的切換裝置，用于測(cè)量所述風(fēng)機(jī)的輸出功率，并比較所述風(fēng)機(jī)的輸出功率與所述變流器的額定功率，根據(jù)比較結(jié)果斷開或閉合所述開關(guān)。本發(fā)明實(shí)施例能夠提高風(fēng)能的利用效率。本發(fā)明的技術(shù)方案可以廣泛應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)H02J3/38GK102163850SQ201010112708
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2010年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月22日
發(fā)明者劉萌, 吳曉玲, 李一凡, 王東, 王天亮, 秦秀娟, 苗玉杰, 袁寧, 謝清明 申請(qǐng)人:北京動(dòng)力機(jī)械研究所