專(zhuān)利名稱(chēng)：基于dvr的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越支撐裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)低電壓穿越的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越支撐裝置，是基于串聯(lián)的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR實(shí)現(xiàn)的。
背景技術(shù)：
隨著風(fēng)力發(fā)電的迅速發(fā)展，風(fēng)電裝機(jī)容量不斷增大，在發(fā)電容量中所占的比例也不斷提高。當(dāng)電力系統(tǒng)中風(fēng)電裝機(jī)容量比例較大時(shí)，電力系統(tǒng)故障導(dǎo)致電壓跌落后，風(fēng)電場(chǎng)切除會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。有研究表明，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有低電壓穿越(Low Voltage Ride Through，LVRT)能力時(shí)，能提高整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此世界上風(fēng)電裝機(jī)比例較大的國(guó)家，如丹麥、德國(guó)、美國(guó)等頒布的風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)定中，都要求風(fēng)電機(jī)組都具備 LVRT能力，保證電力系統(tǒng)發(fā)生故障后風(fēng)電機(jī)組能夠不間斷并網(wǎng)運(yùn)行。盡管各國(guó)對(duì)風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越能力的要求各不相同，但都包含如下幾個(gè)方面的內(nèi)容，以我國(guó)頒布的風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定(Q/GDW 392-2009)為例
a)風(fēng)電場(chǎng)必須具有在電壓跌至20%額定電壓時(shí)能夠維持并網(wǎng)運(yùn)行625ms的低電壓穿越能力；
b)風(fēng)電場(chǎng)電壓在發(fā)生跌落后3s內(nèi)能夠恢復(fù)到額定電壓的90%時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)必須保持并網(wǎng)運(yùn)行；
c)風(fēng)電場(chǎng)升壓變高壓側(cè)電壓不低于額定電壓的90%時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)必須不間斷并網(wǎng)運(yùn)行。目前我國(guó)的風(fēng)電機(jī)組主要的類(lèi)型有以下四種恒速恒頻異步發(fā)電機(jī)組、有限變速異步發(fā)電機(jī)組、變速恒頻雙饋發(fā)電機(jī)組和變速恒頻直驅(qū)發(fā)電機(jī)組。其中恒速恒頻異步發(fā)電機(jī)組和有限變速異步發(fā)電機(jī)組本身不具備LVRT能力；變速恒頻雙饋發(fā)電機(jī)組目前可以通過(guò)在轉(zhuǎn)子側(cè)加入Crowbar來(lái)使其具備LVRT能力，但控制比較復(fù)雜，并且穿越過(guò)程中需要從電網(wǎng)吸收無(wú)功功率；變速恒頻直驅(qū)發(fā)電機(jī)組由于采用了全功率變頻器，實(shí)現(xiàn)LVRT比較簡(jiǎn)單。目前我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)中安裝的絕大多數(shù)風(fēng)電機(jī)組都是恒速恒頻異步發(fā)電機(jī)組或者變速恒頻雙饋發(fā)電機(jī)組，而這些機(jī)組大多數(shù)都沒(méi)有低電壓穿越能力。因此對(duì)這些機(jī)組進(jìn)行改造，使其具備低電壓穿越能力對(duì)于電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行有著十分重要的意義。對(duì)恒速恒頻異步發(fā)電機(jī)組等改造最直接的方法是在異步發(fā)電機(jī)組后面加上一個(gè)類(lèi)似于直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組用的全功率變換器，但這種方法的成本很高，而且全功率變換器的容量要隨著機(jī)組容量的變化而變化，通用性不好。除了全功率變換器方案之外還有基于無(wú)功補(bǔ)償方案，這種方案并不能保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可靠穿越，僅僅是支持幫助作用。因此需要一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、可靠性高的改造方案。動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR (dynamic voltage restorers簡(jiǎn)稱(chēng)DVR)是一種保證電網(wǎng)供電質(zhì)量的新型電力電子設(shè)備，具有電壓補(bǔ)償能力，它通過(guò)串聯(lián)方式對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)系統(tǒng)電壓出現(xiàn)短時(shí)跌落，可以在廣2毫秒內(nèi)產(chǎn)生補(bǔ)償電壓，抵消系統(tǒng)電壓所受的干擾。主要用于補(bǔ)償電網(wǎng)產(chǎn)生的電壓跌落，閃變和諧波等。它可在電源和敏感負(fù)載之間插入一個(gè)任意幅值和相位的電壓。當(dāng)電源電壓畸變時(shí)，通過(guò)改變DVR的電壓，達(dá)到穩(wěn)定敏感負(fù)載電壓的目的。目前，將傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR加入其他的功能模塊用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越支撐裝置中，還未見(jiàn)諸報(bào)導(dǎo)和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)針對(duì)目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行中普遍存在的低電壓穿越能力差，提供一種基于DVR的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越支撐裝置。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種基于DVR的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越支撐裝置，其特征在于，所述的低電壓穿越支撐裝置由動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR、有功功率釋放電路、網(wǎng)側(cè)無(wú)功電流注入逆變器和控制器組成，低電壓穿越支撐裝置位于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與并網(wǎng)變壓器之間，低電壓穿越支撐裝置中的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR設(shè)有A端口、B端口和C端口，A端口與B端口之間每相之間串聯(lián)對(duì)應(yīng)的獨(dú)立工作單元，每個(gè)獨(dú)立工作單元均含有一個(gè)濾波器和一個(gè)H橋逆變器；所述DVR的A端口與風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出端并網(wǎng)開(kāi)關(guān)連接，DVR的B端口與電網(wǎng)連接，每相H橋逆變器的交流輸入側(cè)經(jīng)濾波器濾波串聯(lián)在對(duì)應(yīng)各相的A端口與B端口之間，輸入濾波器主要用來(lái)濾除H橋逆變器的高頻諧波；H橋逆變器的直流輸出側(cè)為C端口， C端中設(shè)有直流電容；無(wú)功電流注入逆變器設(shè)有AC端口和DC端口，無(wú)功電流注入逆變器的 AC端口與動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR的B端口并聯(lián)，直流母線支撐電容設(shè)在無(wú)功電流注入逆變器的DC端口 ；所述的H橋逆變器、無(wú)功電流注入逆變器和有功功率釋放電路的工作狀態(tài)均由控制器發(fā)出的控制信號(hào)控制。 在本發(fā)明中，所述的C端口分別為三個(gè)H橋逆變器輸出側(cè)的獨(dú)立端口，或?yàn)槿齻€(gè)H 橋逆變器輸出側(cè)并聯(lián)后形成的一個(gè)公用端口。在本發(fā)明中，所述的DVR每相H橋逆變器濾波器輸入側(cè)分別以串聯(lián)的方式連接在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出端與電網(wǎng)之間，或在風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出端和電網(wǎng)之間分別串接一個(gè)隔離變壓器，每個(gè)濾波器的輸入側(cè)分別通過(guò)對(duì)應(yīng)的隔離變壓器串接在主回路中。在本發(fā)明中，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越支撐裝置中還設(shè)有與動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR 并聯(lián)的快速開(kāi)關(guān)GK，所述的快速開(kāi)關(guān)GK含有三個(gè)獨(dú)立單元，它們分別與動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器 DVR的三個(gè)獨(dú)立工作單元對(duì)應(yīng)。在本發(fā)明中，所述的快速開(kāi)關(guān)GK是由功率雙向開(kāi)關(guān)KG與強(qiáng)制關(guān)斷電路組成。在本發(fā)明中，所述的有功功率釋放電路為設(shè)在動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR中C端口的直流卸荷單元DBU (DC Brake Unit)，或設(shè)在動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR中A端口側(cè)的定子Crowbar 電路，所述的定子Crowbar電路設(shè)有AC端口和DC端口，定子Crowbar電路的AC端口與動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR的A端口連接。在本發(fā)明中，所述的負(fù)載側(cè)的直流卸荷單元DBU為三個(gè)獨(dú)立的DBU1、DB%、DBU3，它們分別設(shè)在對(duì)應(yīng)H橋逆變器單元輸出側(cè)的獨(dú)立CA、CB、C。端口 ；或?yàn)橐粋€(gè)公用的DBU，它設(shè)在三個(gè)獨(dú)立的H橋逆變器單元直流側(cè)并聯(lián)后的共用C端口。在本發(fā)明中，所述的設(shè)在動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR中A端口側(cè)的定子Crowbar電路為含有直流卸荷單元DBU的定子Crowbar電路；或含功率雙向開(kāi)關(guān)KG和交流均衡卸荷電阻的定子Crowbar電路。
在本發(fā)明中，所述的功率雙向開(kāi)關(guān)KG為SCR 或IGBT或其他可控關(guān)斷的功率開(kāi)關(guān)器件。在本發(fā)明中，無(wú)功電流注入逆變器DC端口的直流母線電容與動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器 DVR中C端口的直流卸荷單元DBU直流母線連接，或無(wú)功電流注入逆變器DC端口與定子 Crowbar電路設(shè)有的DC端口連接。在本發(fā)明中，所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為恒速恒頻異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，或有限變速異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、變速恒頻雙饋發(fā)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，或變速恒頻直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。本發(fā)明的工作原理為當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)DVR將輸出補(bǔ)償電壓使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)端電壓保持穩(wěn)定不變，同時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出的有功功率將通過(guò)有功功率釋放單元消耗， 網(wǎng)側(cè)無(wú)功電流注入逆變器將向電網(wǎng)輸入一定的無(wú)功電流以幫助電網(wǎng)電壓恢復(fù)。為了提高電網(wǎng)電壓正常時(shí)系統(tǒng)工作效率，也可以在電網(wǎng)正常時(shí)使DVR工作在準(zhǔn)備模式，同時(shí)用快速開(kāi)關(guān)將DVR短接。在電網(wǎng)電壓跌落時(shí)快速開(kāi)關(guān)將快速分開(kāi)，同時(shí)DVR將迅速?gòu)臏?zhǔn)備模式切換到電壓補(bǔ)償模式，電網(wǎng)電壓恢復(fù)時(shí)DVR將退回到準(zhǔn)備模式同時(shí)快速開(kāi)關(guān)將DVR短接。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于由于采用動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR，可以使風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)具有完美的低電壓穿越能力，包含零電壓跌落、電壓對(duì)稱(chēng)及不對(duì)稱(chēng)、電網(wǎng)電壓恢復(fù)時(shí)的高電壓等在內(nèi)的故障均能可靠穿越；電網(wǎng)跌落期間一直與電網(wǎng)保持連接，可以提供無(wú)功和有功功率的傳輸通道。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)還在于對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行無(wú)影響，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)無(wú)影響，大大避免電網(wǎng)故障對(duì)軸系產(chǎn)生的扭曲、振蕩等影響，提高風(fēng)機(jī)的使用壽命; 實(shí)施時(shí)無(wú)需對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主控制器和變槳控制器做任何的改動(dòng)；故障后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠在^之內(nèi)恢復(fù)到之前的工作狀態(tài)，滿足電網(wǎng)對(duì)低電壓穿越的要求。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)還在于本發(fā)明在故障期間仍然可以給電網(wǎng)提供無(wú)功支持；對(duì)現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行改造所需的成本低、可靠性高，而且不需要變槳系統(tǒng)、主控系統(tǒng)的配合。


圖1是一種適用于本發(fā)明的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR的原理示意圖； 圖2是另一種適用于本發(fā)明的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR的原理示意圖； 圖3是又一種適用于本發(fā)明的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR的原理示意圖； 圖4是一種用于本發(fā)明的網(wǎng)側(cè)無(wú)功電流注入逆變器的原理示意圖5是一種含有直流卸荷單元DBU的定子Crowbar電路的原理示意圖； 圖6是一種含功率雙向開(kāi)關(guān)和交流均衡卸荷電阻的定子Crowbar電路的原理示意圖； 圖7是一種基于DVR的有功功率釋放電路采用定子Crowbar電路的低電壓穿越支撐裝置結(jié)構(gòu)示意圖8是另一種基于DVR的有功功率釋放電路采用定子Crowbar電路的低電壓穿越支撐裝置結(jié)構(gòu)示意圖9是又一種基于DVR的有功功率釋放電路采用定子Crowbar電路的低電壓穿越支撐裝置結(jié)構(gòu)示意圖10是又一種基于DVR的有功功率釋放電路采用定子Crowbar電路的低電壓穿越支撐裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是一種基于DVR的有功功率釋放電路采用直流卸荷單元DBU的低電壓穿越支撐裝置結(jié)構(gòu)示意圖12是另一種基于DVR的有功功率釋放電路采用直流卸荷單元DBU的低電壓穿越支撐裝置結(jié)構(gòu)示意圖13是又一種基于DVR的有功功率釋放電路采用直流卸荷單元DBU的低電壓穿越支撐裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖14是又一種基于DVR的有功功率釋放電路采用直流卸荷單元DBU的低電壓穿越支撐裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式由圖1可見(jiàn)，動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR的A端口與B端口之間設(shè)有三相獨(dú)立的H橋逆變器單元，每個(gè)獨(dú)立的H橋逆變器單元均設(shè)有一個(gè)濾波器和H橋逆變器，每相濾波器LBa、 LBb、LB。輸入側(cè)分別以串聯(lián)的方式設(shè)置在DVR的A端口與B端口之間，一端與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)應(yīng)輸出端連接，另一端由DVR的B端口與對(duì)應(yīng)的電網(wǎng)連接，濾波后分別進(jìn)入對(duì)應(yīng)的各相H 橋逆變器UIA、UIB和UIc的交流輸入側(cè)。三個(gè)H橋逆變器UIA、UIB和UIc的輸出側(cè)并聯(lián)后形成DVR的C端口，C端口中設(shè)有直流電容Q。這種結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR可以在網(wǎng)側(cè)電壓跌落時(shí)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出端電壓實(shí)現(xiàn)同步補(bǔ)償。在本實(shí)施例中，C端口中還設(shè)有與直流電容C1并聯(lián)的直流卸荷單元DBU。H橋逆變器UIA、UIB和UIc以及直流卸荷單元DBU的控制信號(hào)均由控制器KZQ提供。由圖2可見(jiàn)，它與圖1的區(qū)別在于三個(gè)H橋逆變器UIA、UIb和UIc的輸出側(cè)分別為獨(dú)立的CA、Cb和Cc端口，CA、Cb和Cc端口中分別設(shè)有直流電容C1A、Cib和Clc。這種結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR可以在網(wǎng)側(cè)的任一相電壓跌落時(shí)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出端電壓的對(duì)應(yīng)相實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，可以對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出每相的有功功率進(jìn)行獨(dú)立消耗。在本實(shí)施例中，CA、 Cb和Cc端口中還分別設(shè)有與直流電容C1A、Cib和Cic并聯(lián)的直流卸荷單元DBU^ DBU2, DBU30 H橋逆變器UIA、UIb和UIc以及各直流卸荷電路的控制信號(hào)均由控制器KZQ提供。由圖3可見(jiàn)，它與圖1的區(qū)別在于在與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出端與電網(wǎng)各相之間分別設(shè)有一個(gè)隔離變壓器，隔離變壓器BA、 、 的原邊串接在主回路中，每相中的濾波器輸入側(cè)分別與對(duì)應(yīng)的隔離變壓器副邊對(duì)接，所述隔離變壓器的原邊一端由DVR的A端口與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)應(yīng)輸出端連接，另一端由DVR的B端口與對(duì)應(yīng)的電網(wǎng)連接。這種結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR可以降低三個(gè)H橋逆變器功率開(kāi)關(guān)的耐壓等級(jí)，降低器件成本。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越支撐裝置中應(yīng)該配置常規(guī)的無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，圖4公開(kāi)的無(wú)功功率補(bǔ)償裝置是一種無(wú)功電流注入逆變器，由圖可見(jiàn)，無(wú)功電流注入逆變器包括濾波器ΙΛ、逆變器UL1和直流電容C2,網(wǎng)側(cè)電壓由無(wú)功電流注入逆變器的AC端進(jìn)入濾波器， 濾波后的信號(hào)進(jìn)入逆變器UI1的輸入側(cè)，逆變器UI1的輸出側(cè)為無(wú)功電流注入逆變器的DC 端，DC端中設(shè)有直流母線電容C2。圖5公開(kāi)的是一種含有直流卸荷單元DBU的定子Crowbar電路的原理示意圖，由圖可見(jiàn)，定子Crowbar電路包括濾波器、三相橋式整流電路ZL、直流母線電容C3和直流電阻 R，其輸入端為AC端，它與DVR的A端口并聯(lián)后與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出端對(duì)接。所述的濾波器設(shè)在AC端，濾波后的信號(hào)進(jìn)入三相橋式整流電路ZL，三相橋式整流電路ZL的輸出端為定子Crowbar電路的DC端，直流電容C3和直流電阻R設(shè)在DC端中。這種方式的定子Crowbar 電路有功功率消耗控制簡(jiǎn)單快速準(zhǔn)確。圖6公開(kāi)的是一種含功率雙向開(kāi)關(guān)KG和交流均衡卸荷電阻的定子Crowbar電路， 由圖可見(jiàn)，定子Crowbar電路包括兩條并聯(lián)支路，其輸入端為AC端，它與DVR的A端口并聯(lián)后與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出端對(duì)接，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出進(jìn)入AC端后分為兩路，一路通過(guò)功率雙向開(kāi)關(guān)KG提供給交流均衡卸荷電阻R1，另一路通過(guò)三相橋式整流電路ZL后提供給DC端輸出。這種方式的定子Crowbar電路其產(chǎn)生的諧波比圖5中的定子Crowbar要小，成本低。圖7為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，在圖7中，動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR以串接的方式設(shè)置在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出端與電網(wǎng)之間，有功功率釋放電路為設(shè)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出端的定子Crowbar電路，所述的無(wú)功電流注入逆變器設(shè)在電網(wǎng)側(cè)，其中，DVR的A端口與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)應(yīng)輸出端連接，DVR的B端口與電網(wǎng)連接，定子Crowbar電路的AC端與DVR的A端口并聯(lián)后與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出端對(duì)接，無(wú)功電流注入逆變器的AC端與電網(wǎng)側(cè)的三相對(duì)應(yīng)相接。具體實(shí)施時(shí)，所述的定子Crowbar電路既可以采用圖5所述的含有直流卸荷單元 DBU的定子Crowbar電路，也可以采用圖6所述的含功率雙向開(kāi)關(guān)和交流均衡卸荷電阻的定子Crowbar電路；所述的DVR可以采用圖1、圖2、圖3中所述的任一種方式；所述的H橋逆變器、無(wú)功電流注入逆變器和定子Crowbar電路的工作狀態(tài)均由控制器發(fā)出的控制信號(hào)控制。圖8是本發(fā)明的又一種實(shí)施方式，它與圖8的區(qū)別僅在于在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出端中還設(shè)有與動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR并聯(lián)的快速開(kāi)關(guān)GK，所述的快速開(kāi)關(guān)GK含有三個(gè)獨(dú)立的控制單元，它們分別與動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR的三個(gè)獨(dú)立的H橋逆變器單元對(duì)應(yīng)。所述的快速開(kāi)關(guān)GK是由功率雙向開(kāi)關(guān)KG與強(qiáng)制關(guān)斷電路組成，其中，功率雙向開(kāi)關(guān)KG可以選擇SCR 或IGBT或其他可控關(guān)斷的功率開(kāi)關(guān)器件(下同)。這種方式的特點(diǎn)是可以在電網(wǎng)電壓正常時(shí)將DVR短接，避免DVR帶來(lái)的損耗，提高系統(tǒng)工作效率。圖9是本發(fā)明的又一種實(shí)施方式，它與圖7的區(qū)別僅在于將定子Crowbar電路的 DC端與無(wú)功電流注入逆變器的的DC端對(duì)接，其優(yōu)點(diǎn)在于，在對(duì)網(wǎng)側(cè)提供無(wú)功補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)， 還可以向電網(wǎng)提供部分有功功率。圖10是本發(fā)明的又一種實(shí)施方式，它與圖9的區(qū)別僅在于在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出端中還設(shè)有與動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR并聯(lián)的快速開(kāi)關(guān)GK，所述的快速開(kāi)關(guān)GK含有三個(gè)獨(dú)立的控制單元，它們分別與動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR的三個(gè)獨(dú)立的H橋逆變器單元對(duì)應(yīng)。這種方式的特點(diǎn)是可以在電網(wǎng)電壓正常時(shí)將DVR短接，避免DVR帶來(lái)的損耗，提高系統(tǒng)工作效率。圖11是本發(fā)明的又一種實(shí)施方式，它與圖7的區(qū)別在于有功功率釋放電路是采用有功功率釋放電路采用直流卸荷單元DBU，所述的直流卸荷單元DBU設(shè)在動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR的C端口，直流卸荷單元DBU由可關(guān)斷功率開(kāi)關(guān)和直流電阻組成。所述動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR中的H橋逆變器、無(wú)功電流注入逆變器以及有功功率釋放電路DBU中的可關(guān)斷功率開(kāi)關(guān)等，它們的工作狀態(tài)均由控制器發(fā)出的觸發(fā)信號(hào)控制。由圖12是本發(fā)明的又一種實(shí)施方式，它與圖11的區(qū)別在于在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出端中還設(shè)有與動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR并聯(lián)的快速開(kāi)關(guān)GK，所述的快速開(kāi)關(guān)GK含有三個(gè)獨(dú)立單元，它們分別與動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR的三個(gè)獨(dú)立H橋逆變器單元對(duì)應(yīng)。這種方式的特點(diǎn)是可以在電網(wǎng)電壓正常時(shí)將DVR短接，避免DVR帶來(lái)的功率損耗，提高系統(tǒng)工作效率。
由圖13是本發(fā)明的又一種實(shí)施方式，它與圖11的區(qū)別在于將有功功率釋放電路采用的直流卸荷單元DBU的DC端與無(wú)功電流注入逆變器的的DC端對(duì)接，其優(yōu)點(diǎn)在于，在電網(wǎng)電壓跌落時(shí)對(duì)網(wǎng)側(cè)提供無(wú)功電流補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，還可以向電網(wǎng)提供部分有功功率。由圖14是本發(fā)明的又一種實(shí)施方式，它與圖13的區(qū)別在于在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出端中還設(shè)有與動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR并聯(lián)的快速開(kāi)關(guān)GK，所述的快速開(kāi)關(guān)GK含有三個(gè)獨(dú)立單元，它們分別與動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR的三個(gè)獨(dú)立H橋逆變器單元對(duì)應(yīng)。這種方式的特點(diǎn)是可以在電網(wǎng)電壓正常時(shí)將DVR短接，避免DVR帶來(lái)的功率損耗，提高系統(tǒng)工作效率。圖T 14例舉了本發(fā)明在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的幾種具體實(shí)施方式
，并不是對(duì)本發(fā)明的具體限制。由上述實(shí)施方式可見(jiàn)，所述的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR中的每個(gè)濾波器的輸入側(cè)可以直接串接在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出端與電網(wǎng)之間，也可以在通過(guò)隔離變壓器的方式串聯(lián)在主回路中；動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR的C端口可以分別為三個(gè)中各H橋逆變器輸出側(cè)的獨(dú)立端口，也可以將三個(gè)H橋逆變器輸出側(cè)并聯(lián)后形成一個(gè)公用端口 ；所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可以擇一選擇以下機(jī)組恒速恒頻異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、有限變速異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、變速恒頻雙饋發(fā)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和變速恒頻直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
權(quán)利要求
1.一種基于DVR的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越支撐裝置，其特征在于，所述的低電壓穿越支撐裝置由動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR、有功功率釋放電路、網(wǎng)側(cè)無(wú)功電流注入逆變器和控制器組成，低電壓穿越支撐裝置位于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與并網(wǎng)變壓器之間，低電壓穿越支撐裝置中的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR設(shè)有A端口、B端口和C端口，A端口與B端口之間每相之間串聯(lián)對(duì)應(yīng)的獨(dú)立工作單元，每個(gè)獨(dú)立工作單元均含有一個(gè)濾波器和一個(gè)H橋逆變器；所述DVR的A 端口與風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出端并網(wǎng)開(kāi)關(guān)連接，DVR的B端口與電網(wǎng)連接，每相H橋逆變器的交流輸入側(cè)經(jīng)濾波器濾波串聯(lián)在對(duì)應(yīng)各相的A端口與B端口之間，輸入濾波器主要用來(lái)濾除 H橋逆變器的高頻諧波；H橋逆變器的直流輸出側(cè)為C端口，C端中設(shè)有直流電容；無(wú)功電流注入逆變器設(shè)有AC端口和DC端口，無(wú)功電流注入逆變器的AC端口與動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR 的B端口并聯(lián)，直流母線支撐電容設(shè)在無(wú)功電流注入逆變器的DC端口 ；所述的H橋逆變器、 無(wú)功電流注入逆變器和有功功率釋放電路的工作狀態(tài)均由控制器發(fā)出的控制信號(hào)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DVR的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越支撐裝置，其特征在于， 所述的C端口分別為三個(gè)H橋逆變器輸出側(cè)的獨(dú)立端口，或?yàn)槿齻€(gè)H橋逆變器輸出側(cè)并聯(lián)后形成的一個(gè)公用端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于DVR的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越支撐裝置，其特征在于，所述的DVR每相H橋逆變器濾波器輸入側(cè)分別以串聯(lián)的方式連接在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出端與電網(wǎng)之間，或在風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出端和電網(wǎng)之間分別串接一個(gè)隔離變壓器，每個(gè)濾波器的輸入側(cè)分別通過(guò)對(duì)應(yīng)的隔離變壓器串接在主回路中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于DVR的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越支撐裝置，其特征在于， 在風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越支撐裝置中還設(shè)有與動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR并聯(lián)的快速開(kāi)關(guān)GK，所述的快速開(kāi)關(guān)GK含有三個(gè)獨(dú)立單元，它們分別與動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR的三個(gè)獨(dú)立工作單元對(duì)應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于DVR的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越支撐裝置，其特征在于， 所述的快速開(kāi)關(guān)GK是由功率雙向開(kāi)關(guān)KG與強(qiáng)制關(guān)斷電路組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于DVR的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越支撐裝置，其特征在于，所述的有功功率釋放電路為設(shè)在動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR中C端口的直流卸荷單元DBU(DC Brake Unit)，或設(shè)在動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR中A端口側(cè)的定子Crowbar電路，所述的定子 Crowbar電路設(shè)有AC端口和DC端口，定子Crowbar電路的AC端口與動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR 的A端口連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于DVR的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越支撐裝置，其特征在于， 所述的負(fù)載側(cè)的直流卸荷單元DBU為三個(gè)獨(dú)立的DBUp DBU2, DBU3,它們分別設(shè)在對(duì)應(yīng)H橋逆變器單元輸出側(cè)的獨(dú)立CA、CB、Cc端口 ；或?yàn)橐粋€(gè)公用的DBU，它設(shè)在三個(gè)獨(dú)立的H橋逆變器單元直流側(cè)并聯(lián)后的共用C端口。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于DVR的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越支撐裝置，其特征在于， 所述的設(shè)在動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR中A端口側(cè)的定子Crowbar電路為含有直流卸荷單元DBU 的定子Crowbar電路；或含功率雙向開(kāi)關(guān)KG和交流均衡卸荷電阻的定子Crowbar電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或8所述的基于DVR的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越支撐裝置，其特征在于，所述的功率雙向開(kāi)關(guān)KG為SCR 或IGBT或其他可控關(guān)斷的功率開(kāi)關(guān)器件。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于DVR的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越支撐裝置，其特征在于，無(wú)功電流注入逆變器DC端口的直流母線電容與動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR中C端口的直流卸荷單元DBU直流母線連接，或無(wú)功電流注入逆變器DC端口與定子Crowbar電路設(shè)有的DC 端口連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于DVR的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越支撐裝置，其特征在于，所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為恒速恒頻異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，或有限變速異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、 變速恒頻雙饋發(fā)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，或變速恒頻直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
全文摘要
一種基于DVR的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越支撐裝置，所述的低電壓穿越支撐裝置由動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR、有功功率釋放電路、網(wǎng)側(cè)無(wú)功電流注入逆變器和控制器組成，DVR設(shè)有A端口、B端口和C端口，其中A端口與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出端連接，B端口與電網(wǎng)連接，DVR的濾波器輸入側(cè)以串聯(lián)的方式接入主回路中，H橋逆變器的輸出側(cè)為C端口，C端中設(shè)有直流電容；無(wú)功電流注入逆變器設(shè)有AC和DC端口，AC端口與DVR的B端口連接，直流母線電容設(shè)在DC端口；定子Crowbar設(shè)有AC和DC端口，AC端口與DVR的A端口連接，直流母線電容設(shè)在DC端口；DVR的工作狀態(tài)均由控制器發(fā)出的觸發(fā)信號(hào)控制。
文檔編號(hào)H02J3/18GK102447266SQ201110242620
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者廖恩榮, 李志國(guó), 李更生, 王中, 辛志遠(yuǎn), 黃曉輝 申請(qǐng)人:南京颶能電控自動(dòng)化設(shè)備制造有限公司