專利名稱：一種用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路。
背景技術：
風力發(fā)電在世界范圍內(nèi)迅猛發(fā)展，并在電網(wǎng)中的比例逐漸升高。隨著風力發(fā)電在電網(wǎng)中的比例不斷增加，風力發(fā)電對電網(wǎng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量的影響越來越來。為了減輕風力發(fā)電對電網(wǎng)的沖擊，目前世界各國已逐步出臺了風力發(fā)電的并網(wǎng)標準，其中之一就是要求風力發(fā)電機在低電壓時必須在滿足一定要求時才能退出電網(wǎng)。為了滿足低電壓并網(wǎng)的要求，各種低壓穿越技術逐漸發(fā)展起來。各種低壓穿越技術主要分為兩種1、采用故障保護電路。日本專利PCT/JP2009/050373 “包含雙饋型風力發(fā)電機的風力發(fā)電系統(tǒng)的故障保護電路”，采用了一種不控整流加上電阻投切的方式構成的旁路電路，用來保護雙饋型風力發(fā)電機的轉(zhuǎn)子側(cè)變流器；2、采用改進的控制策略。中國專利CN101383580A “電網(wǎng)短路故障時的雙饋感應風力發(fā)電機低電壓穿越控制方法”，采用了一種改進的控制方法來提高低電壓下的控制性能。以上兩種方法都能起到一定的作用，但是仍然具有以下不足1、目前的故障保護電路均需要通過檢測故障信號后再觸發(fā)相應的電路進行保護，因此具有一定的延時，無法起到完全保護的作用。2、采用改進的控制方法需要增大變流器的容量，并且在電壓跌落較深時無能為力。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術的不足，本發(fā)明提供了一種用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路，一種用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路，其特征在于由并聯(lián)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)、單相變壓器及其并聯(lián)開關、整流器、限流電阻、旁路開關和緩沖吸收支路組成；緩沖吸收支路由電阻與電容串聯(lián)組成；并聯(lián)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)由功率變流器、三相濾波電路和三相變壓器組成；功率變流器可由電壓源變流器加斬波器或者直接由電流源變流器構成；整流器一半橋臂為二極管，另一半橋臂為晶閘管，整流器的直流端并聯(lián)帶反并聯(lián)二極管的開關和緩沖吸收支路；整流器可為一個三相整流器或者三個單相整流器；單相變壓器的原邊與一個開關和限流電阻并聯(lián)，單相變壓器的次邊與整流器的交流輸出端連接；單相變壓器的原邊分別與電網(wǎng)和風電場的接入端相連；功率變流器的三相交流端通過三相濾波電路和三相變壓器與電網(wǎng)或者風電場接入端相連，功率變流器的直流端與整流器的直流端串聯(lián)后與儲能電感串聯(lián)；該裝置在正常狀態(tài)下，通過利用對儲能電感進行充放電提供的有功功率，平滑風電場的功率輸出；在故障狀態(tài)下，首先利用儲能電感進行限流，保護風電場的安全，然后通過關斷整流器的晶閘管，將儲能電感退出電網(wǎng)，通過變壓器原邊并聯(lián)的限流電阻進行限流，并起到阻尼電網(wǎng)暫態(tài)振蕩的作用。本發(fā)明故障保護和能量穩(wěn)定電路有如下幾種結構形式1、本發(fā)明用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路的一種結構形式如下電壓源變流器、三相濾波電路、斬波器和三相變壓器組成并聯(lián)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)；第一二極管、第二二極管、第三二極管、第一晶閘管、第二晶閘管和第三晶閘管構成三相整流橋；第一二極管、第二二極管和第三二極管的陽極相互連接，構成第一直流連接點；第一晶閘管、第二晶閘管和第三晶閘管的陰極相互連接，構成第二直流連接點；第一二極管的陰極和第一晶閘管的陽極相連，構成第一交流連接點；第二二極管的陰極和第二晶閘管的陽極相連，構成第二交流連接點；第三二極管的陰極和第三晶閘管的陽極相連，構成第三交流連接點；第一半導體開關的發(fā)射極與第一直流連接點相連；第一半導體開關的集電極與第二直流連接點；第一電容器和第四電阻串聯(lián)組成緩沖吸收支路，緩沖吸收支路的兩端分別與第一直流連接點和第二直流連接點相連；電壓源變流器的三相交流電壓端通過三相濾波電路與三相變壓器的次邊相連，三相變壓器的原邊與電網(wǎng)或者風電場相連；電壓源變流器直流電壓端與直流連接電容并聯(lián)后與斬波器的直流電壓端并聯(lián)，斬波器的交流電壓端與儲能電感和三相整流器的直流電壓端相互串聯(lián)形成回路；第一交流連接點與第一單相變壓器次邊的一端相連，第二交流連接點與第二單相變壓器次邊的一端相連，第三交流連接點與第三單相變壓器的次邊的一端相連，第一單相變壓器、第二單相變壓器和第三單相變壓器的次邊的另一端相互連接；第一開關和第一限流電阻并聯(lián)后與第一單相變壓器原邊兩端并聯(lián)；第二開關和第二限流電阻并聯(lián)后與第二單相變壓器原邊兩端并聯(lián)；第三開關和第三限流電阻并聯(lián)后與第三單相變壓器原邊兩端并聯(lián)；第一單相變壓器、第二單相變壓器和第三單相變壓器原邊的兩端分別與電網(wǎng)和風電場接入端相連；在電壓源變流器的輸出電壓能夠滿足直接與電網(wǎng)相接要求時，移除三相變壓器，電壓源變流器的三相交流電壓端直接與電網(wǎng)或風電場的接入端相連；第一半導體開關為逆導型開關，或者由一個逆阻型開關反并聯(lián)一個二極管來代替所述的逆導型開關；第一二極管和第一晶閘管的位置能夠互換；第二二極管和第二晶閘管的位置能夠互換；第三二極管和第三晶閘管的位置能夠互換。對本結構形式的用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路的控制方法可分別針對如下四種工作狀態(tài)進行1、旁路狀態(tài)此時第一開關、第二開關和第三開關閉合，電壓源變流器和斬波器均處于停機狀態(tài)，此時該電路不對電網(wǎng)和風力發(fā)電場產(chǎn)生任何影響；2、啟動狀態(tài)此時第一開關、第二開關和第三開關斷開，第一晶閘管、第二晶閘管、第三晶閘管和第一半導體開關閉合。電壓源變流器和斬波器相互配合，將儲能電感上的電流充電至給定值。3、正常工作狀態(tài)此時第一開關、第二開關和第三開關斷開，第一晶閘管、第二晶閘管和第三晶閘管閉合，第一半導體開關斷開。電壓源變流器和斬波器相互配合，對儲能電感進行充放電，并以對儲能電感的充放電來平滑風電場輸出的有功功率。4、在電網(wǎng)發(fā)生故障后，儲能電感自動串入電網(wǎng)線路，增加了電網(wǎng)阻抗，從而減小了電網(wǎng)過電流，同時電壓源變流器和斬波器配合，對儲能電感電流放電，以增強限流效果，將第一晶閘管、第二晶閘管和第三晶閘管斷開，第一限流電阻、第二限流電阻和第三限流電阻串入電網(wǎng)并對電網(wǎng)進行故障限流。2、本發(fā)明用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路的第二種結構形式如下電壓源變流器、三相濾波電路、斬波器和三相變壓器組成并聯(lián)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)；第一二極管、第二二極管、第一晶閘管和第二晶閘管構成第一單相整流器；第一二極管和第二二極管的陽極相互連接，構成第一直流連接點；第一晶閘管和第二晶閘管的陰極相互連接，構成第二直流連接點；第一二極管的陰極和第一晶閘管的陽極相連，構成第一交流連接點；第二二極管的陰極和第二晶閘管的陽極相連，構成第二交流連接點；第一半導體開關的發(fā)射極與第一直流連接點相連；第一半導體開關的集電極與第二直流連接點；第一電容器和第四電阻串聯(lián)組成第一緩沖吸收支路，第一緩沖吸收支路的兩端分別與第一直流連接點和第二直流連接點相連；第三二極管、第四二極管、第三晶閘管和第四晶閘管構成第二單相整流器；第三二極管和第四二極管的陽極相互連接，構成第三直流連接點；第三晶閘管和第四晶閘管的陰極相互連接，構成第四直流連接點；第三二極管的陰極和第三晶閘管的陽極相連，構成第三交流連接點；第四二極管的陰極和第四晶閘管的陽極相連，構成第四交流連接點；第二半導體開關的發(fā)射極與第三直流連接點相連；第二半導體開關的集電極與第四直流連接點；第二電容器和第五電阻串聯(lián)組成第二緩沖吸收支路，第二緩沖吸收支路的兩端分別與第三直流連接點和第四直流連接點相連；第五二極管、第六二極管、第五晶閘管和第六晶閘管構成第三單相整流器；第五二極管和第六二極管的陽極相互連接，構成第五直流連接點；第五晶閘管和第六晶閘管的陰極相互連接，構成第六直流連接點；第五二極管的陰極和第五晶閘管的陽極相連，構成第五交流連接點；第六二極管的陰極和第六晶閘管的陽極相連，構成第六交流連接點；第三半導體開關的發(fā)射極與第五直流連接點相連；第三半導體開關的集電極與第六直流連接點；第三電容器和第六電阻串聯(lián)組成第三緩沖吸收支路，第三緩沖吸收支路的兩端分別與第五直流連接點和第六直流連接點相連；第二直流連接點和第三直流連接點相連；第四直流連接點和第五直流連接點相連；電壓源變流器的三相交流電壓端通過三相濾波電路與三相變壓器的次邊相連，三相變壓器的原邊與電網(wǎng)或風電場的接入端相連；電壓源變流器直流電壓端與直流連接電容并聯(lián)后與斬波器的直流電壓端并聯(lián)，斬波器的交流電壓端與儲能電感和三個單相整流器的直流電壓端相互串聯(lián)形成回路；第一交流連接點和第二交流連接點分別與第一單相變壓器次邊的兩端相連；第三交流連接點和第四交流連接點分別與第二單相變壓器次邊的兩端相連；第五交流連接點和第六交流連接點分別與第三單相變壓器次邊的兩端相連；第一開關和第一限流電阻并聯(lián)后與第一單相變壓器原邊兩端并聯(lián)；第二開關和第二限流電阻并聯(lián)后與第二單相變壓器原邊兩端并聯(lián)；第三開關和第三限流電阻并聯(lián)后與第三單相變壓器原邊兩端并聯(lián)；第一單相變壓器、第二單相變壓器和第三單相變壓器原邊的兩端分別與電網(wǎng)和風電場接入端相連；在電壓源變流器的輸出電壓能夠滿足直接與電網(wǎng)相接要求時，移除三相變壓器，電壓源變流器的三相交流電壓端直接與電網(wǎng)或風電場的接入端相連；第一半導體開關、第二半導體開關和第三半導體開關為逆導型開關，或者由一個逆阻型開關反并聯(lián)一個二極管來代替所述的逆導型開關；第一二極管和第一晶閘管的位置能夠互換；第二二極管和第二晶閘管的位置能夠互換；第三二極管和第三晶閘管的位置能夠互換；第四二極管和第四晶閘管的位置能夠互換；第五二極管和第五晶閘管的位置能夠互換；第六二極管和第六晶閘管的位置能夠互換。對本結構形式的用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路的控制方法可分別針對如下四種工作狀態(tài)進行1、旁路狀態(tài)此時第一開關、第二開關和第三開關閉合，電壓源變流器和斬波器均處于停機狀態(tài)，此時該電路不對電網(wǎng)和風力發(fā)電場產(chǎn)生任何影響；2、啟動狀態(tài)此時第一開關、第二開關和第三開關斷開，第一晶閘管、第二晶閘管、第三晶閘管、第四晶閘管、第五晶閘管、第六晶閘管、第一半導體開關、第二半導體開關和第三半導體開關閉合；電壓源變流器和斬波器相互配合，將儲能電感上的電流充電至給定值。3、正常工作狀態(tài)此時第一開關、第二開關和第三開關斷開，第一晶閘管、第二晶閘管、第三晶閘管、第四晶閘管、第五晶閘管、第六晶閘管閉合，第一半導體開關、第二半導體開關和第三半導體開關斷開。電壓源變流器和斬波器相互配合，對儲能電感進行充放電，并以對儲能電感的充放電來平滑風電場輸出的有功功率。4、在電網(wǎng)發(fā)生故障后，儲能電感自動串入電網(wǎng)線路，增加了電網(wǎng)阻抗，從而減小了電網(wǎng)過電流，同時電壓源變流器和斬波器配合，對儲能電感電流放電，以增強限流效果，并將第一晶閘管、第二晶閘管、第三晶閘管、第四晶閘管、第五晶閘管、第六晶閘管斷開，第一限流電阻、第二限流電阻和第三限流電阻串入電網(wǎng)對電網(wǎng)進行故障限流，同時起到阻尼電網(wǎng)暫態(tài)振蕩的作用。3、本發(fā)明用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路的第三種結構形式如下電流源變流器、三相濾波電路和三相變壓器組成并聯(lián)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)；第一二極管、第二二極管、第三二極管、第一晶閘管、第二晶閘管和第三晶閘管構成三相整流橋；第一二極管第二二極管和第三二極管的陽極相互連接，構成第一直流連接點；第一晶閘管、第二晶閘管和第三晶閘管的陰極相互連接，構成第二直流連接點；第一二極管的陰極和第一晶閘管的陽極相連，構成第一交流連接點；第二二極管的陰極和第二晶閘管的陽極相連，構成第二交流連接點；第三二極管的陰極和第三晶閘管的陽極相連，構成第三交流連接點；第一半導體開關的發(fā)射極與第一直流連接點相連；第一半導體開關的集電極與第二直流連接點；第一電容器和第四電阻串聯(lián)組成緩沖吸收支路，緩沖吸收支路的兩端分別與第一直流連接點和第二直流連接點相連；電流源變流器的三相交流電流端通過三相濾波電路與三相變壓器的次邊相連，三相變壓器的原邊與電網(wǎng)或者風電場的接入端相連；電流源變流器直流電流端與儲能電感和三相整流器的直流電壓端相互串聯(lián)形成回路；第一交流連接點與第一單相變壓器次邊的一端相連，第二交流連接點與第二單相變壓器次邊的一端相連，第三交流連接點與第三單相變壓器的次邊的一端相連，第一單相變壓器、第二單相變壓器和第三單相變壓器的次邊的另一端相互連接；第一開關和第一限流電阻并聯(lián)后與第一單相變壓器原邊兩端并聯(lián)；第二開關和第二限流電阻并聯(lián)后與第二單相變壓器原邊兩端并聯(lián)；第三開關和第三限流電阻并聯(lián)后與第三單相變壓器原邊兩端并聯(lián)；第一單相變壓器、第二單相變壓器和第三單相變壓器原邊的兩端分別與電網(wǎng)和風電場接入端相連；在電流源變流器的輸出電壓能夠滿足直接與電網(wǎng)相接要求時，移除三相變壓器，電流源變流器的三相交流電壓端直接與電網(wǎng)或風電場的接入端相連；第一半導體開關為逆導型開關，或者由一個逆阻型開關反并聯(lián)一個二極管來代替所述的逆導型開關；第一二極管和第一晶閘管的位置能夠互換；第二二極管和第二晶閘管的位置能夠互換；第三二極管和第三晶閘管的位置能夠互換。對本結構形式的用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路的控制方法可分別針對如下四種工作狀態(tài)進行1、旁路狀態(tài)此時第一開關、第二開關和第三開關閉合，電流源變流器處于停機狀態(tài)，此時該電路不對電網(wǎng)和風力發(fā)電場產(chǎn)生任何影響；2、啟動狀態(tài)此時第一開關、第二開關和第三開關斷開，第一晶閘管、第二晶閘管、第三晶閘管和第一半導體開關閉合。電流源變流器將儲能電感上的電流充電至給定值。3、正常工作狀態(tài)此時第一開關、第二開關和第三開關斷開，第一晶閘管、第二晶閘管和第三晶閘管閉合，第一半導體開關斷開。電流源變流器對儲能電感進行充放電，并以對儲能電感的充放電來平滑風電場輸出的有功功率。4、在電網(wǎng)發(fā)生故障后，儲能電感自動串入電網(wǎng)線路，增加了電網(wǎng)阻抗，從而減小了電網(wǎng)過電流，同時電流源變流器對儲能電感電流放電，以增強限流效果，并將第一晶閘管、第二晶閘管和第三晶閘管斷開，第一限流電阻、第二限流電阻和第三限流電阻串入電網(wǎng)對電網(wǎng)進行故障限流，同時起到阻尼電網(wǎng)暫態(tài)振蕩的作用。4、本發(fā)明用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路的第四種結構形式如下電流源變流器、三相濾波電路和三相變壓器組成并聯(lián)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)；第一二極管、第二二極管、第一晶閘管和第二晶閘管構成第一單相整流器；第一二極管和第二二極管的陽極相互連接，構成第一直流連接點；第一晶閘管和第二晶閘管的陰極相互連接，構成第二直流連接點；第一二極管的陰極和第一晶閘管的陽極相連，構成第一交流連接點；第二二極管的陰極和第二晶閘管的陽極相連，構成第二交流連接點；第一半導體開關的發(fā)射極與第一直流連接點相連；第一半導體開關的集電極與第二直流連接點；第一電容器和第四電阻串聯(lián)組成第一緩沖吸收支路，第一緩沖吸收支路的兩端分別與第一直流連接點和第二直流連接點相連；第三二極管、第四二極管、第三晶閘管和第四晶閘管構成第二單相整流器；第三二極管和第四二極管的陽極相互連接，構成第三直流連接點；第三晶閘管和第四晶閘管的陰極相互連接，構成第四直流連接點；第三二極管的陰極和第三晶閘管的陽極相連，構成第三交流連接點；第四二極管的陰極和第四晶閘管的陽極相連，構成第四交流連接點；第二半導體開關的發(fā)射極與第三直流連接點相連；第二半導體開關的集電極與第四直流連接點；第二電容器和第五電阻串聯(lián)組成第二緩沖吸收支路，第二緩沖吸收支路的兩端分別與第三直流連接點和第四直流連接點相連；第五二極管、第六二極管、第五晶閘管和第六晶閘管構成第三單相整流器；第五二極管和第六二極管的陽極相互連接，構成第五直流連接點；第五晶閘管和第六晶閘管的陰極相互連接，構成第六直流連接點；第五二極管的陰極和第五晶閘管的陽極相連，構成第五交流連接點；第六二極管的陰極和第六晶閘管的陽極相連，構成第六交流連接點；第三半導體開關的發(fā)射極與第五直流連接點相連；第三半導體開關的集電極與第六直流連接點相連；第三電容器和第六電阻串聯(lián)組成第三緩沖吸收支路，第三緩沖吸收支路的兩端分別與第五直流連接點和第六直流連接點相連；第二直流連接點和第三直流連接點相連；第四直流連接點和第五直流連接點相連；電流源變流器的三相交流電流端通過濾波電路與三相變壓器的次邊相連，三相變壓器的原邊與電網(wǎng)或者風電場的接入端相連；電流源變流器直流電流端與儲能電感和三個單相整流器的直流電壓端相互串聯(lián)形成回路；第一交流連接點和第二交流連接點分別與第一單相變壓器次邊的兩端相連；第三交流連接點和第四交流連接點分別與第二單相變壓器次邊的兩端相連；第五交流連接點和第六交流連接點分別與第三單相變壓器次邊的兩端相連；第一開關和第一限流電阻并聯(lián)后與第一單相變壓器原邊兩端并聯(lián)；第二開關和第二限流電阻并聯(lián)后與第二單相變壓器原邊兩端并聯(lián)；第三開關和第三限流電阻并聯(lián)后與第三單相變壓器原邊兩端并聯(lián)；第一單相變壓器、第二單相變壓器和第三單相變壓器原邊的兩端分別與電網(wǎng)和風電場接入端相連；在電流源變流器的輸出電壓能夠滿足直接與電網(wǎng)相接要求時，移除三相變壓器，電流源變流器的三相交流電壓端直接與電網(wǎng)或風電場的接入端相連；第一半導體開關、第二半導體開關和第三半導體開關為逆導型開關，或者由一個逆阻型開關反并聯(lián)一個二極管來代替所述的逆導型開關；第一二極管和第一晶閘管的位置可以互換；第二二極管和第二晶閘管的位置可以互換；第三二極管和第三晶閘管的位置可以互換；第四二極管和第四晶閘管的位置可以互換；第五二極管和第五晶閘管的位置可以互換；第六二極管和第六晶閘管的位置可以互換。對本結構形式的用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路的控制方法可分別針對如下四種工作狀態(tài)進行1、旁路狀態(tài)此時第一開關、第二開關和第三開關閉合，電流源變流器處于停機狀態(tài)，此時該電路不對電網(wǎng)和風力發(fā)電場產(chǎn)生任何影響；2、啟動狀態(tài)此時第一開關、第二開關和第三開關斷開，第一晶閘管、第二晶閘管、第三晶閘管、第四晶閘管、第五晶閘管、第六晶閘管、第一半導體開關、第二半導體開關和第三半導體開關閉合；電流源變流器將儲能電感上的電流充電至給定值。3、正常工作狀態(tài)此時第一開關、第二開關和第三開關斷開，第一晶閘管、第二晶閘管、第三晶閘管、第四晶閘管、第五晶閘管、第六晶閘管閉合，第一半導體開關、第二半導體開關和第三半導體開關斷開。電流源變流器對儲能電感進行充放電，并以對儲能電感的充放電來平滑風電場輸出的有功功率。在電網(wǎng)發(fā)生故障后，儲能電感自動串入電網(wǎng)線路，增加了電網(wǎng)阻抗，從而減小了電網(wǎng)過電流，同時電流源變流器對儲能電感電流放電，以增強限流效果，并將第一晶閘管、第二晶閘管、第三晶閘管、第四晶閘管、第五晶閘管、第六晶閘管斷開，第一限流電阻、第二限流電阻和第三限流電阻串入電網(wǎng)對電網(wǎng)進行故障限流，同時起到阻尼電網(wǎng)暫態(tài)振蕩的作用。
以下結合附圖和具體實施方式
進一步說明本發(fā)明。

圖1為日本專利PCT/JP2009/050373 “包含雙饋型風力發(fā)電機的風力發(fā)電系統(tǒng)的故障保護電路”的拓撲結構圖；圖2中國專利CN101383580A“電網(wǎng)短路故障時的雙饋感應風力發(fā)電機低電壓穿越控制方法”的控制框圖；圖3-圖10為本發(fā)明實施例1-8的拓撲結構圖。
具體實施例方式圖3為本發(fā)明的實施例1的拓撲結構。如圖3所示，本發(fā)明實施例1的結構如下電壓源變流器VSC、三相濾波電路、斬波器chopper和三相變壓器Tr組成并聯(lián)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)PCS ;第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第一晶閘管Tl、第二晶閘管T2和第三晶閘管T3構成三相整流橋Rf ;第一二極管D1、第二二極管D2和第三二極管D3的陽極相互連接，構成第一直流連接點HH ;第一晶閘管Tl、第二晶閘管T2和第三晶閘管T3的陰極相互連接，構成第二直流連接點TO2 ;第一二極管Dl的陰極和第一晶閘管的陽極Tl相連，構成第一交流連接點PAl ;第二二極管D2的陰極和第二晶閘管的陽極T2相連，構成第二交流連接點PA2 ;第三二極管D3的陰極和第三晶閘管的陽極T3相連，構成第三交流連接點PA3 ；第一半導體開關Gl的發(fā)射極與第一直流連接點PDl相連；第一半導體開關Gl的集電極與第二直流連接點TO2 ;第一電容器Cl和第四電阻R4串聯(lián)組成緩沖吸收支路，緩沖吸收支路的兩端分別與第一直流連接點PDl和第二直流連接點PD2相連；電壓源變流器VSC的三相交流電壓端通過三相濾波電路與三相變壓器Tr的次邊相連，三相變壓器Tr的原邊與電網(wǎng)Us相連；電壓源變流器VSC直流電壓端與直流連接電容C并聯(lián)后與斬波器chopper的直流電壓端并聯(lián)，斬波器chopper的交流電壓端與儲能電感Ls和三相整流器Rf的直流電壓端相互串聯(lián)形成回路；第一交流連接點PAl與第一單相變壓器Trl次邊的一端相連，第二交流連接點PA2與第二單相變壓器Tr2次邊的一端相連，第三交流連接點PA3與第三單相變壓器Tr3的次邊的一端相連，第一單相變壓器Trl、第二單相變壓器Tr2和第三單相變壓器Tr3的次邊的另一端相互連接；第一開關SI和第一限流電阻Rl并聯(lián)后與第一單相變壓器Trl原邊兩端并聯(lián)；第二開關S2和第二限流電阻R2并聯(lián)后與第二單相變壓器Tr2原邊兩端并聯(lián)；第三開關S3和第三限流電阻R3并聯(lián)后與第三單相變壓器Tr3原邊兩端并聯(lián)；第一單相變壓器Trl、第二單相變壓器Tr2和第三單相變壓器Tr3原邊的兩端分別與電網(wǎng)Us和風電場接入端相連；第一半導體開關Gl為逆導型開關，或者由一個逆阻型開關反并聯(lián)一個二極管來代替所述的逆導型開關。圖4為本發(fā)明的實施例2的拓撲結構。如圖4所示，本發(fā)明實施例2的結構如下電壓源變流器VSC、三相濾波電路、斬波器chopper和三相變壓器Tr組成并聯(lián)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)PCS ;第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第一晶閘管Tl、第二晶閘管T2和第三晶閘管T3構成三相整流橋Rf ;第一二極管D1、第二二極管D2和第三二極管D3的陽極相互連接，構成第一直流連接點HH ;第一晶閘管Tl、第二晶閘管T2和第三晶閘管T3的陰極相互連接，構成第二直流連接點TO2 ;第一二極管Dl的陰極和第一晶閘管的陽極Tl相連，構成第一交流連接點PAl ;第二二極管D2的陰極和第二晶閘管的陽極T2相連，構成第二交流連接點PA2 ;第三二極管D3的陰極和第三晶閘管的陽極T3相連，構成第三交流連接點PA3 ；第一半導體開關Gl的發(fā)射極與第一直流連接點PDl相連；第一半導體開關Gl的集電極與第二直流連接點TO2 ;第一電容器Cl和第四電阻R4串聯(lián)組成緩沖吸收支路，緩沖吸收支路的兩端分別與第一直流連接點PDl和第二直流連接點PD2相連；電壓源變流器VSC的三相交流電壓端通過三相濾波電路與三相變壓器Tr的次邊相連，三相變壓器Tr的原邊與風電場接入端相連；電壓源變流器VSC直流電壓端與直流連接電容C并聯(lián)后與斬波器chopper的直流電壓端并聯(lián)，斬波器chopper的交流電壓端與儲能電感Ls和三相整流器Rf的直流電壓端相互串聯(lián)形成回路；第一交流連接點PAl與第一單相變壓器Trl次邊的一端相連，第二交流連接點PA2與第二單相變壓器Tr2次邊的一端相連，第三交流連接點PA3與第三單相變壓器Tr3的次邊的一端相連，第一單相變壓器Trl、第二單相變壓器Tr2和第三單相變壓器Tr3的次邊的另一端相互連接；第一開關SI和第一限流電阻Rl并聯(lián)后與第一單相變壓器Trl原邊兩端并聯(lián)；第二開關S2和第二限流電阻R2并聯(lián)后與第二單相變壓器Tr2原邊兩端并聯(lián)；第三開關S3和第三限流電阻R3并聯(lián)后與第三單相變壓器Tr3原邊兩端并聯(lián)；第一單相變壓器Trl、第二單相變壓器Tr2和第三單相變壓器Tr3原邊的兩端分別與電網(wǎng)Us和風電場接入端相連；第一半導體開關Gl為逆導型開關，或者由一個逆阻型開關反并聯(lián)一個二極管來代替所述的逆導型開關。對圖3和圖4所示的實施例1和實施例2的控制可針對所述的用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路的四種工作狀態(tài)分別進行控制1、旁路狀態(tài)此時第一開關S1、第二開關S2和第三開關S3閉合，電壓源變流器VSC和斬波器chopper均處于停機狀態(tài)，此時該電路不對電網(wǎng)和風力發(fā)電場產(chǎn)生任何影響；2、啟動狀態(tài)此時第一開關S1、第二開關S2和第三開關S3斷開，第一晶閘管Tl、第二晶閘管T2、第三晶閘管T3、第一半導體開關Gl閉合；電壓源變流器VSC和斬波器chopper相互配合，將儲能電感Ls上的電流充電至給定值。
3、正常工作狀態(tài)此時第一開關S1、第二開關S2和第三開關S3斷開，第一晶閘管Tl、第二晶閘管T2、第三晶閘管T3T6閉合，第一半導體開關Gl斷開。電壓源變流器VSC和斬波器chopper相互配合,對儲能電感Ls進行充放電,并以對儲能電感Ls的充放電來平滑風電場輸出的有功功率。4、在電網(wǎng)發(fā)生故障后，儲能電感Ls自動串入電網(wǎng)線路，增加了電網(wǎng)阻抗，從而減小了電網(wǎng)過電流，同時電壓源變流器VSC和斬波器chopper配合,對儲能電感Ls電流放電，以增強限流效果，并將第一晶閘管Tl、第二晶閘管T2和第三晶閘管T3斷開，第一限流電阻R1、第二限流電阻R2和第三限流電阻R3串入電網(wǎng)對電網(wǎng)進行故障限流，同時起到阻尼電網(wǎng)暫態(tài)振蕩的作用。圖5為本發(fā)明的實施例3的拓撲結構。如圖5所示，本發(fā)明實施例3的結構如下電壓源變流器VSC、三相濾波電路、斬波器chopper和三相變壓器Tr組成并聯(lián)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)PCS;第一二極管D1、第二二極管D2、第一晶閘管Tl和第二晶閘管T2構成第一單相整流器Rfl ;第一二極管Dl和第二二極管D2的陽極相互連接，構成第一直流連接點HH ;第一晶閘管Tl和第二晶閘管T2的陰極相互連接，構成第二直流連接點TO2 ;第一二極管Dl的陰極和第一晶閘管的陽極Tl相連，構成第一交流連接點PAl ;第二二極管D2的陰極和第二晶閘管的陽極T2相連，構成第二交流連接點PA2 ;第一半導體開關Gl的發(fā)射極與第一直流連接點PDl相連；第一半導體開關Gl的集電極與第二直流連接點TO2 ;第一電容器Cl和第四電阻R4串聯(lián)組成第一緩沖吸收支路SB1，第一緩沖吸收支路SBl的兩端分別與第一直流連接點PDl和第二直流連接點PD2相連；第三二極管D3、第四二極管D4、第三晶閘管T3和第四晶閘管T4構成第二單相整流器Rf2 ;第三二極管D3和第四二極管D4的陽極相互連接，構成第三直流連接點Η)3 ;第三晶閘管T3和第四晶閘管T4的陰極相互連接，構成第四直流連接點Η)4 ;第三二極管D3的陰極和第三晶閘管的陽極T3相連，構成第三交流連接點PA3 ；第四二極管D2的陰極和第四晶閘管的陽極T4相連，構成第四交流連接點PA4 ;第二半導體開關G2的發(fā)射極與第三直流連接點PD3相連；第二半導體開關G2的集電極與第四直流連接點TO4 ;第二電容器C2和第五電阻R5串聯(lián)組成第二緩沖吸收支路SB2，第二緩沖吸收支路SB2的兩端分別與第三直流連接點PD3和第四直流連接點PD4相連；第五二極管D5、第六二極管D6、第五晶閘管T5和第六晶閘管T6構成第三單相整流器Rf3 ;第五二極管D5和第六二極管D6的陽極相互連接，構成第五直流連接點TO5 ;第五晶閘管T5和第六晶閘管T6的陰極相互連接，構成第六直流連接點roe ;第五二極管D5的陰極和第五晶閘管的陽極T5相連，構成第五交流連接點PA5 ;第六二極管D6的陰極和第六晶閘管的陽極T6相連，構成第六交流連接點PA6 ;第三半導體開關G3的發(fā)射極與第五直流連接點PD5相連；第三半導體開關G3的集電極與 第六直流連接點PD6相連；第三電容器C3和第六電阻R6串聯(lián)組成第三緩沖吸收支路SB3，第三緩沖吸收支路SB3的兩端分別與第五直流連接點PD5和第六直流連接點PD6相連；第二直流連接點PD2和第三直流連接點PD3相連；第四直流連接點HM和第五直流連接點PD5相連；電壓源變流器VSC的三相交流電壓端通過三相濾波電路與三相變壓器Tr的次邊相連，三相變壓器Tr的原邊與電網(wǎng)Us相連；電壓源變流器VSC直流電壓端與直流連接電容C并聯(lián)后與斬波器chopper的直流電壓端并聯(lián),斬波器chopper的交流電壓端與儲能電感Ls和三個單相整流器的直流電壓端相互串聯(lián)形成回路；第一交流連接點PAl和第二交流連接點PA2分別與第一單相變壓器Trl次邊的兩端相連；第三交流連接點PA3和第四交流連接點PA4分別與第二單相變壓器Tr2次邊的兩端相連；第五交流連接點PA5和第六交流連接點PA6分別與第三單相變壓器Tr3次邊的兩端相連；第一開關SI和第一限流電阻Rl并聯(lián)后與第一單相變壓器Trl原邊兩端并聯(lián)；第二開關S2和第二限流電阻R2并聯(lián)后與第二單相變壓器Tr2原邊兩端并聯(lián)；第三開關S3和第三限流電阻R3并聯(lián)后與第三單相變壓器Tr3原邊兩端并聯(lián)；第一單相變壓器Trl、第二單相變壓器Tr2和第三單相變壓器Tr3原邊的兩端分別與電網(wǎng)Us和風電場接入端相連；第一半導體開關G1、第二半導體開關G2和第三半導體開關G3為逆導型開關，或者由一個逆阻型開關反并聯(lián)一個二極管來代替所述的逆導型開關。 圖6為本發(fā)明的實施例4的拓撲結構。如圖6所示，本發(fā)明實施例4的結構如下電壓源變流器VSC、三相濾波電路、斬波器chopper和三相變壓器Tr組成并聯(lián)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)PCS;第一二極管D1、第二二極管D2、第一晶閘管Tl和第二晶閘管T2構成第一單相整流器Rfl ;第一二極管Dl和第二二極管D2的陽極相互連接，構成第一直流連接點HH ;第一晶閘管Tl和第二晶閘管T2的陰極相互連接，構成第二直流連接點TO2 ;第一二極管Dl的陰極和第一晶閘管的陽極Tl相連，構成第一交流連接點PAl ;第二二極管D2的陰極和第二晶閘管的陽極T2相連，構成第二交流連接點PA2 ;第一半導體開關Gl的發(fā)射極與第一直流連接點PDl相連；第一半導體開關Gl的集電極與第二直流連接點TO2 ;第一電容器Cl和第四電阻R4串聯(lián)組成第一緩沖吸收支路SB1，第一緩沖吸收支路SBl的兩端分別與第一直流連接點PDl和第二直流連接點PD2相連；第三二極管D3、第四二極管D4、第三晶閘管T3和第四晶閘管T4構成第二單相整流器Rf2 ;第三二極管D3和第四二極管D4的陽極相互連接，構成第三直流連接點H)3 ;第三晶閘管T3和第四晶閘管T4的陰極相互連接，構成第四直流連接點H)4 ;第三二極管D3的陰極和第三晶閘管的陽極T3相連，構成第三交流連接點PA3 ；第四二極管D2的陰極和第四晶閘管的陽極T4相連，構成第四交流連接點PA4 ;第二半導體開關G2的發(fā)射極與第三直流連接點PD3相連；第二半導體開關G2的集電極與第四直流連接點TO4 ;第二電容器C2和第五電阻R5串聯(lián)組成第二緩沖吸收支路SB2，第二緩沖吸收支路SB2的兩端分別與第三直流連接點PD3和第四直流連接點PD4相連；第五二極管D5、第六二極管D6、第五晶閘管T5和第六晶閘管T6構成第三單相整流器Rf3 ;第五二極管D5和第六二極管D6的陽極相互連接，構成第五直流連接點TO5 ;第五晶閘管T5和第六晶閘管T6的陰極相互連接，構成第六直流連接點roe ;第五二極管D5的陰極和第五晶閘管的陽極T5相連，構成第五交流連接點PA5 ;第六二極管D6的陰極和第六晶閘管的陽極T6相連，構成第六交流連接點PA6 ;第三半導體開關G3的發(fā)射極與第五直流連接點PD5相連；第三半導體開關G3的集電極與第六直流連接點PD6相連；第三電容器C3和第六電阻R6串聯(lián)組成第三緩沖吸收支路SB3，第三緩沖吸收支路SB3的兩端分別與第五直流連接點PD5和第六直流連接點PD6相連；第二直流連接點PD2和第三直流連接點PD3相連；第四直流連接點HM和第五直流連接點PD5相連；電壓源變流器VSC的三相交流電壓端通過三相濾波電路與三相變壓器Tr的次邊相連，三相變壓器Tr的原邊與風電場的接入端相連；電壓源變流器VSC直流電壓端與直流連接電容C并聯(lián)后與斬波器chopper的直流電壓端并聯(lián),斬波器chopper的交流電壓端與儲能電感Ls和三個單相整流器的直流電壓端相互串聯(lián)形成回路；第一交流連接點PAl和第二交流連接點PA2分別與第一單相變壓器Trl次邊的兩端相連；第三交流連接點PA3和第四交流連接點PA4分別與第二單相變壓器Tr2次邊的兩端相連；第五交流連接點PA5和第六交流連接點PA6分別與第三單相變壓器Tr3次邊的兩端相連；第一開關SI和第一限流電阻Rl并聯(lián)后與第一單相變壓器Trl原邊兩端并聯(lián)；第二開關S2和第二限流電阻R2并聯(lián)后與第二單相變壓器Tr2原邊兩端并聯(lián)；第三開關S3和第三限流電阻R3并聯(lián)后與第三單相變壓器Tr3原邊兩端并聯(lián)；第一單相變壓器Trl、第二單相變壓器Tr2和第三單相變壓器Tr3原邊的兩端分別與電網(wǎng)Us和風電場接入端相連；第一半導體開關G1、第二半導體開關G2和第三半導體開關G3為逆導型開關，或者由一個逆阻型開關反并聯(lián)一個二極管來代替所述的逆導型開關。
對圖5和圖6所示的實施例3和實施例4的控制方法可針對所述的用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路的四種工作狀態(tài)分別進行控制1、旁路狀態(tài)此時第一開關S1、第二開關S2和第三開關S3閉合，電壓源變流器VSC和斬波器chopper均處于停機狀態(tài)，此時該電路不對電網(wǎng)和風力發(fā)電場產(chǎn)生任何影響；2、啟動狀態(tài)此時第一開關S1、第二開關S2和第三開關S3斷開，第一晶閘管Tl、第二晶閘管T2、第三晶閘管T3、第四晶閘管T4、第五晶閘管T5、第六晶閘管T6、第一半導體開關G1、第二半導體開關G2和第三半導體開關G3閉合；電壓源變流器VSC和斬波器chopper相互配合，將儲能電感Ls上的電流充電至給定值。3、正常工作狀態(tài)此時第一開關S1、第二開關S2和第三開關S3斷開，第一晶閘管Tl、第二晶閘管T2、第三晶閘管T3、第四晶閘管T4、第五晶閘管T5、第六晶閘管T6閉合，第一半導體開關G1、第二半導體開關G2和第三半導體開關G3斷開；電壓源變流器VSC和斬波器chopper相互配合,對儲能電感Ls進行充放電,并以對儲能電感Ls的充放電來平滑風電場輸出的有功功率。4、在電網(wǎng)發(fā)生故障后，儲能電感Ls自動串入電網(wǎng)線路，增加了電網(wǎng)阻抗，從而減小了電網(wǎng)過電流，同時電壓源變流器VSC和斬波器chopper配合,對儲能電感Ls電流放電，以增強限流效果，并將第一晶閘管Tl、第二晶閘管T2、第三晶閘管T3、第四晶閘管T4、第五晶閘管T5、第六晶閘管T6斷開，第一限流電阻R1、第二限流電阻R2和第三限流電阻R3串入電網(wǎng)對電網(wǎng)進行故障限流，同時起到阻尼電網(wǎng)暫態(tài)振蕩的作用。圖7為本發(fā)明的實施例5的拓撲結構。如圖7所示，本發(fā)明實施例5的結構如下電流源變流器CSC、三相濾波電路和三相變壓器Tr組成并聯(lián)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)PCS ;第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第一晶閘管Tl、第二晶閘管T2和第三晶閘管T3構成三相整流橋Rf ;第一二極管D1、第二二極管D2和第三二極管D3的陽極相互連接，構成第一直流連接點HH ;第一晶閘管Tl、第二晶閘管T2和第三晶閘管T3的陰極相互連接，構成第二直流連接點TO2 ;第一二極管Dl的陰極和第一晶閘管的陽極Tl相連，構成第一交流連接點PAl ;第二二極管D2的陰極和第二晶閘管的陽極T2相連，構成第二交流連接點PA2 ；第三二極管D3的陰極和第三晶閘管的陽極T3相連，構成第三交流連接點PA3 ;第一半導體開關Gl的發(fā)射極與第一直流連接點PDl相連；第一半導體開關Gl的集電極與第二直流連接點TO2 ;第一電容器Cl和第四電阻R4串聯(lián)組成緩沖吸收支路，緩沖吸收支路的兩端分別與第一直流連接點PDl和第二直流連接點PD2相連；電流源變流器CSC的三相交流電流端通過三相濾波電路與三相變壓器Tr的次邊相連，三相變壓器Tr的原邊與電網(wǎng)Us相連；電流源變流器CSC直流電流端與儲能電感Ls和三相整流器Rf的直流電壓端相互串聯(lián)形成回路；第一交流連接點PAl與第一單相變壓器Trl次邊的一端相連，第二交流連接點PA2與第二單相變壓器Tr2次邊的一端相連，第三交流連接點PA3與第三單相變壓器Tr3的次邊的一端相連，第一單相變壓器Trl、第二單相變壓器Tr2和第三單相變壓器Tr3的次邊的另一端相互連接；第一開關SI和第一限流電阻Rl并聯(lián)后與第一單相變壓器Trl原邊兩端并聯(lián)；第二開關S2和第二限流電阻R2并聯(lián)后與第二單相變壓器Tr2原邊兩端并聯(lián)；第三開關S3和第三限流電阻R3并聯(lián)后與第三單相變壓器Tr3原邊兩端并聯(lián)；第一單相變壓器Trl、第二單相變壓器Tr2和第三單相變壓器Tr3原邊的兩端分別與電網(wǎng)Us和風電場接入端相連；第一半導體開關Gl為逆導型開關，或者由一個逆阻型開關反并聯(lián)一個二極管來代替所述的逆導型開關。圖8為本發(fā)明的實施例6的拓撲結構。如圖8所示，本發(fā)明實施例6的結構如下電流源變流器CSC、三相濾波電路和三相變壓器Tr組成并聯(lián)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)PCS ;第一二極管Dl、第二二極管D2、第三二極管D3、第一晶閘管Tl、第二晶閘管T2和第三晶閘管T3構成三相整流橋Rf ;第一二極管D1、第二二極管D2和第三二極管D3的陽極相互連接，構成第一直流連接點HH ;第一晶閘管Tl、第二晶閘管T2和第三晶閘管T3的陰極相互連接，構成第二直流連接點TO2 ;第一二極管Dl的陰極和第一晶閘管的陽極Tl相連，構成第一交流連接點PAl ;第二二極管D2的陰極和第二晶閘管的陽極T2相連，構成第二交流連接點PA2 ;第三二極管D3的陰極和第三晶閘管的陽極T3相連，構成第三交流連接點PA3 ;第一半導體開關Gl的發(fā)射極與第一直流連接點PDl相連；第一半導體開關Gl的集電極與第二直流連接點TO2 ;第一電容器Cl和第四電阻R4串聯(lián)組成緩沖吸收支路，緩沖吸收支路的兩端分別與第一直流連接點PDl和第二直流連接點PD2相連；電流源變流器CSC的三相交流電流端通過三相濾波電路與三相變壓器Tr的次邊相連，三相變壓器Tr的原邊與風電場的接入端相連；電流源變流器CSC直流電流端與儲能電感Ls和三相整流器Rf的直流電壓端相互串聯(lián)形成回路；第一交流連接點PAl與第一單相變壓器Trl次邊的一端相連,第二交流連接點PA2與第二單相變壓器Tr2次邊的一端相連，第三交流連接點PA3與第三單相變壓器Tr3的次邊的一端相連，第一單相變壓器Trl、第二單相變壓器Tr2和第三單相變壓器Tr3的次邊的另一端相互連接；第一開關SI和第一限流電阻Rl并聯(lián)后與第一單相變壓器Trl原邊兩端并聯(lián)；第二開關S2和第二限流電阻R2并聯(lián)后與第二單相變壓器Tr2原邊兩端并聯(lián)；第三開關S3和第三限流電阻R3并聯(lián)后與第三單相變壓器Tr3原邊兩端并聯(lián)；第一單相變壓器Trl、第二單相變壓器Tr2和第三單相變壓器Tr3原邊的兩端分別與電網(wǎng)Us和風電場接入端相連第一半導體開關Gl為逆導型開關，或者由一個逆阻型開關反并聯(lián)一個二極管來代替所述的逆導型開關。對圖7和圖8所示的實施例5和實施例6的控制方法可針對所述的用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路的四種工作狀態(tài)分別進行控制1、旁路狀態(tài)此時第一開關S1、第二開關S2和第三開關S3閉合，電流源變流器CSC處于停機狀態(tài)，此時該電路不對電網(wǎng)和風力發(fā)電場產(chǎn)生任何影響；2、啟動狀態(tài)此時第一開關S1、第二開關S2和第三開關S3斷開，第一晶閘管Tl、第二晶閘管T2、第三晶閘管T3和第一半導體開關Gl閉合。電流源變流器CSC將儲能電感Ls上的電流充電至給定值。3、正常工作狀態(tài)此時第一開關S1、第二開關S2和第三開關S3斷開，第一晶閘管Tl、第二晶閘管T2和第三晶閘管T3閉合，第一半導體開關Gl斷開。電流源變流器CSC對儲能電感Ls進行充放電，并以對儲能電感Ls的充放電來平滑風電場輸出的有功功率。4、在電網(wǎng)發(fā)生故障后，儲能電感Ls自動串入電網(wǎng)線路，增加了電網(wǎng)阻抗，從而減小了電網(wǎng)過電流，同時電流源變流器CSC對儲能電感Ls電流放電，以增強限流效果，并將第一晶閘管Tl、第二晶閘管T2和第三晶閘管T3斷開，第一限流電阻R1、第二限流電阻R2和第三限流電阻R3串入電網(wǎng)對電網(wǎng)進行故障限流，同時起到阻尼電網(wǎng)暫態(tài)振蕩的作用。圖9為本發(fā)明的實施例7的拓撲結構。如圖9所示，本發(fā)明實施例7的結構如下電流源變流器CSC、三相濾波電路和三相變壓器Tr組成并聯(lián)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)PCS ;第一二極管Dl、第二二極管D2、第一晶閘管Tl和第二晶閘管T2構成第一單相整流器Rfl ;第一二極管Dl和第二二極管D2的陽極相互連接，構成第一直流連接點HH ;第一晶閘管Tl和第二晶閘管T2的陰極相互連接，構成第二直流連接點TO2 ;第一二極管Dl的陰極和第一晶閘管的陽極Tl相連，構成第一交流連接點PAl ;第二二極管D2的陰極和第二晶閘管的陽極T2相連，構成第二交流連接點PA2 ;第一半導體開關Gl的發(fā)射極與第一直流連接點PDl相連；第一半導體開關Gl的集電極與第二直流連接點TO2 ;第一電容器Cl和第四電阻R4串聯(lián)組成第一緩沖吸收支路SBl，第一緩沖吸收支路SBl的兩端分別與第一直流連接點PDl和第二直流連接點PD2相連；第三二極管D3、第四二極管D4、第三晶閘管T3和第四晶閘管T4構成第二單相整流器Rf2 ;第三二極管D3和第四二極管D4的陽極相互連接，構成第三直流連接點PD3 ;第三晶閘管T3和第四晶閘管T4的陰極相互連接，構成第四直流連接點TO4 ;第三二極管D3的陰極和第三晶閘管的陽極T3相連，構成第三交流連接點PA3;第四二極管D2的陰極和第四晶閘管的陽極T4相連，構成第四交流連接點PA4 ;第二半導體開關G2的發(fā)射極與第三直流連接點PD3相連；第二半導體開關G2的集電極與第四直流連接點HM ;第二電容器C2和第五電阻R5串聯(lián)組成第二緩沖吸收支路SB2，第二緩沖吸收支路SB2的兩端分別與第三直流連接點PD3和第四直流連接點PD4相連；第五二極管D5、第六二極管D6、第五晶閘管T5和第六晶閘管T6構成第三單相整流器Rf3 ;第五二極管D5和第六二極管D6的陽極相互連接，構成第五直流連接點Η)5 ;第五晶閘管T5和第六晶閘管T6的陰極相互連接，構成第六直流連接點Η)6 ;第五二極管D5的陰極和第五晶閘管的陽極T5相連，構成第五交流連接點PA5 ;第六二極管D6的陰極和第六晶閘管的陽極T6相連，構成第六交流連接點PA6 ;第三半導體開關G3的發(fā)射極與第五直流連接點PD5相連；第三半導體開關G3的集電極與第六直流連接點PD6相連；第三電容器C3和第六電阻R6串聯(lián)組成第三緩沖吸收支路SB3，第三緩沖吸收支路SB3的兩端分別與第五直流連接點PD5和第六直流連接點PD6相連；第二直流連接點PD2和第三直流連接點PD3相連；第四直流連接點PD4和第五直流連接點PD5相連；電流源變流器CSC的三相交流電流端通過三相濾波電路與三相變壓器Tr的次邊相連，三相變壓器Tr的原邊與電網(wǎng)Us相連；電流源變流器CSC直流電流端與儲能電感Ls和三個單相整流器的直流電壓端相互串聯(lián)形成回路；第一交流連接點PAl和第二交流連接點PA2分別與第一單相變壓器Trl次邊的兩端相連；第三交流連接點PA3和第四交流連接點PA4分別與第二單相變壓器Tr2次邊的兩端相連；第五交流連接點PA5和第六交流連接點PA6分別與第三單相變壓器Tr3次邊 的兩端相連；第一開關SI和第一限流電阻Rl并聯(lián)后與第一單相變壓器Trl原邊兩端并聯(lián)；第二開關S2和第二限流電阻R2并聯(lián)后與第二單相變壓器Tr2原邊兩端并聯(lián)；第三開關S3和第三限流電阻R3并聯(lián)后與第三單相變壓器Tr3原邊兩端并聯(lián)；第一單相變壓器Trl、第二單相變壓器Tr2和第三單相變壓器Tr3原邊的兩端分別與電網(wǎng)Us和風電場接入端相連；第一半導體開關G1、第二半導體開關G2和第三半導體開關G3為逆導型開關，或者由一個逆阻型開關反并聯(lián)一個二極管來代替所述的逆導型開關。圖10為本發(fā)明的實施例8的拓撲結構。如圖10所示，本發(fā)明實施例8的結構如下電流源變流器CSC、三相濾波電路和三相變壓器Tr組成并聯(lián)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)PCS ;第一二極管Dl、第二二極管D2、第一晶閘管Tl和第二晶閘管T2構成第一單相整流器Rfl ;第一二極管Dl和第二二極管D2的陽極相互連接，構成第一直流連接點HH ;第一晶閘管Tl和第二晶閘管T2的陰極相互連接，構成第二直流連接點TO2 ;第一二極管Dl的陰極和第一晶閘管的陽極Tl相連，構成第一交流連接點PAl ;第二二極管D2的陰極和第二晶閘管的陽極T2相連，構成第二交流連接點PA2 ;第一半導體開關Gl的發(fā)射極與第一直流連接點PDl相連；第一半導體開關Gl的集電極與第二直流連接點TO2 ;第一電容器Cl和第四電阻R4串聯(lián)組成第一緩沖吸收支路SBl，第一緩沖吸收支路SBl的兩端分別與第一直流連接點PDl和第二直流連接點PD2相連；第三二極管D3、第四二極管D4、第三晶閘管T3和第四晶閘管T4構成第二單相整流器Rf2 ;第三二極管D3和第四二極管D4的陽極相互連接，構成第三直流連接點PD3 ;第三晶閘管T3和第四晶閘管T4的陰極相互連接，構成第四直流連接點TO4 ;第三二極管D3的陰極和第三晶閘管的陽極T3相連，構成第三交流連接點PA3;第四二極管D2的陰極和第四晶閘管的陽極T4相連，構成第四交流連接點PA4 ;第二半導體開關G2的發(fā)射極與第三直流連接點PD3相連；第二半導體開關G2的集電極與第四直流連接點PD4 ;第二電容器C2和第五電阻R5串聯(lián)組成第二緩沖吸收支路SB2，第二緩沖吸收支路SB2的兩端分別與第三直流連接點PD3和第四直流連接點PD4相連；第五二極管D5、第六二極管D6、第五晶閘管T5和第六晶閘管T6構成第三單相整流器Rf3 ;第五二極管D5和第六二極管D6的陽極相互連接，構成第五直流連接點Η)5 ;第五晶閘管T5和第六晶閘管T6的陰極相互連接，構成第六直流連接點Η)6 ;第五二極管D5的陰極和第五晶閘管的陽極T5相連，構成第五交流連接點PA5 ;第六二極管D6的陰極和第六晶閘管的陽極T6相連，構成第六交流連接點PA6 ;第三半導體開關G3的發(fā)射極與第五直流連接點PD5相連；第三半導體開關G3的集電極與第六直流連接點PD6相連；第三電容器C3和第六電阻R6串聯(lián)組成第三緩沖吸收支路SB3，第三緩沖吸收支路SB3的兩端分別與第五直流連接點PD5和第六直流連接點PD6相連；第二直流連接點PD2和第三直流連接點PD3相連；第四直流連接點PD4和第五直流連接點PD5相連；電流源變流器CSC的三相交流電流端通過三相濾波電路與三相變壓器Tr的次邊相連，三相變壓器Tr的原邊與風電場的接入端相連；電流源變流器CSC直流電流端與儲能電感Ls和三個單相整流器的直流電壓端相互串聯(lián)形成回路；第一交流連接點PAl和第二交流連接點PA2分別與第一單相變壓器Trl次邊的兩端相連；第三交流連接點PA3和第四交流連接點PA4分別與第二單相變壓器Tr2次邊的兩端相連；第五交流連接點PA5和第六交流連接點PA6分別與第三單相變壓器Tr3次邊的兩端相連；第一開關SI和第一限流電阻Rl并聯(lián)后與第一單相變壓器Trl原邊兩端并聯(lián)；第二開關S2和第二限流電阻R2并聯(lián)后與第二單相變壓器Tr2原邊兩端并聯(lián)；第三開關S3和第三限流電阻R3并聯(lián)后與第三單相變壓器Tr3原邊兩端并聯(lián)；第一單相變壓器Tr l、第二單相變壓器Tr2和第三單相變壓器Tr3原邊的兩端分別與電網(wǎng)Us和風電場接入端相連；第一半導體開關G1、第二半導體開關G2和第三半導體開關G3為逆導型開關，或者由一個逆阻型開關反并聯(lián)一個二極管來代替所述的逆導型開關。對圖9和圖10所示的實施例7和實施例8的控制方法可針對所述的用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路的四種工作狀態(tài)分別進行控制1、旁路狀態(tài)此時第一開關S1、第二開關S2和第三開關S3閉合，電流源變流器CSC處于停機狀態(tài)，此時該電路不對電網(wǎng)和風力發(fā)電場產(chǎn)生任何影響；2、啟動狀態(tài)此時第一開關S1、第二開關S2和第三開關S3斷開，第一晶閘管Tl、第二晶閘管T2、第三晶閘管T3、第四晶閘管T4、第五晶閘管T5、第六晶閘管T6、第一半導體開關G1、第二半導體開關G2和第三半導體開關G3閉合；電流源變流器CSC將儲能電感Ls上的電流充電至給定值。3、正常工作狀態(tài)此時第一開關S1、第二開關S2和第三開關S3斷開，第一晶閘管Tl、第二晶閘管T2、第三晶閘管T3、第四晶閘管T4、第五晶閘管T5、第六晶閘管T6閉合，第一半導體開關G1、第二半導體開關G2和第三半導體開關G3斷開。電流源變流器CSC對儲能電感Ls進行充放電，并對儲能電感Ls的充放電此來平滑風電場輸出的有功功率。4、在電網(wǎng)發(fā)生故障后，儲能電感Ls自動串入電網(wǎng)線路，增加了電網(wǎng)阻抗，從而減小了電網(wǎng)過電流，同時電流源變流器CSC對儲能電感Ls電流放電，以增強限流效果，并將第一晶閘管Tl、第二晶閘管T2、第三晶閘管T3、第四晶閘管T4、第五晶閘管T5、第六晶閘管T6斷開，第一限流電阻R1、第二限流電阻R2和第三限流電阻R3串入電網(wǎng)對電網(wǎng)進行故障限流，同時起到阻尼電網(wǎng)暫態(tài)振蕩的作用。
權利要求
1.一種用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路，其特征在于所述的電路由并聯(lián)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)、單相變壓器及其并聯(lián)開關、整流器、限流電阻、旁路開關和緩沖吸收支路組成；緩沖吸收支路由電阻與電容串聯(lián)組成；并聯(lián)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)由功率變流器、三相濾波電路和三相變壓器組成；功率變流器由電壓源變流器直流端并聯(lián)斬波器或者直接由電流源變流器構成；所述的整流器的一半橋臂為二極管，另一半橋臂為晶閘管；整流器的直流端并聯(lián)旁路開關和緩沖吸收支路，所述單相變壓器的原邊與一個開關和限流電阻并聯(lián)，單相變壓器的次邊與整流器的交流輸出端連接；單相變壓器的原邊分別與電網(wǎng)和風電場的接入端相連；所述的功率變流器的三相交流端通過三相濾波電路和三相變壓器與電網(wǎng)或者風電場接入端相連，功率變流器的直流端與整流器的直流端串聯(lián)后與儲能電感串聯(lián)。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路，其特征在于所述的電路在正常狀態(tài)下，通過利用對儲能電感進行充放電提供的有功功率，平滑風電場的功率輸出；在故障狀態(tài)下，首先利用儲能電感進行限流，保護風電場的安全，然后通過關斷整流器的晶閘管，將儲能電感退出電網(wǎng)，通過變壓器原邊并聯(lián)的限流電阻進行限流，并起到阻尼電網(wǎng)暫態(tài)振蕩的作用。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路，其特征在于所述的電路中電壓源變流器(VSC)、三相濾波電路、斬波器(chopper)和三相變壓器(Tr)組成并聯(lián)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)(PCS);第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、第三二極管(D3)、第一晶閘管(Tl)、第二晶閘管(T2)和第三晶閘管(T3)構成三相整流橋(Rf);第一二極管(D1)、第二二極管(D2)和第三二極管(D3)的陽極相互連接，構成第一直流連接點(PDl);第一晶閘管(TI)、第二晶閘管(T2 )和第三晶閘管(T3 )的陰極相互連接，構成第二直流連接點(PD2 );第一二極管(Dl)的陰極和第一晶閘管的陽極(Tl)相連，構成第一交流連接點(PAl);第二二極管(D2)的陰極和第二晶閘管的陽極(T2)相連，構成第二交流連接點(PA2);第三二極管(D3)的陰極和第三晶閘管的陽極(T3)相連，構成第三交流連接點(PA3);第一半導體開關(GD的發(fā)射極與第一直流連接點(PDl)相連；第一半導體開關(Gl)的集電極與第二直流連接點(PD2)連接；第一電容器(Cl)和第四電阻(R4)串聯(lián)組成緩沖吸收支路，緩沖吸收支路的兩端分別與第一直流連接點(PDl)和第二直流連接點(PD2)相連；電壓源變流器(VSC)的三相交流電壓端通過三相濾波電路與三相變壓器(Tr)的次邊相連，三相變壓器(Tr)的原邊與電網(wǎng)(Us )或者風電場相連；所述電壓源變流器(VSC)的直流電壓端與直流連接電容(C)并聯(lián)后與斬波器(chopper)的直流電壓端并聯(lián),斬波器(chopper)的交流電壓端與儲能電感(Ls)和三相整流器(Rf)的直流電壓端相互串聯(lián)形成回路；第一交流連接點(PAl)與第一單相變壓器(Trl)次邊的一端相連，第二交流連接點(PA2)與第二單相變壓器(Tr2)次邊的一端相連，第三交流連接點(PA3)與第三單相變壓器(Tr3)的次邊的一端相連；第一單相變壓器(Trl)、第二單相變壓器(Tr2)和第三單相變壓器(Tr3)的次邊的另一端相互連接；第一開關(SI)和第一限流電阻(Rl)并聯(lián)后與第一單相變壓器(Trl)原邊的兩端并聯(lián)；第二開關(S2)和第二限流電阻(R2)并聯(lián)后與第二單相變壓器(Tr2)原邊的兩端并聯(lián)；第三開關(S3)和第三限流電阻(R3)并聯(lián)后與第三單相變壓器(Tr3)原邊的兩端并聯(lián)；第一單相變壓器(Trl)、第二單相變壓器(Tr2)和第三單相變壓器(Tr3)原邊的兩端分別與電網(wǎng)(Us)及風電場接入端相連；在電壓源變流器(VSC)的輸出電壓能夠滿足直接與電網(wǎng)相接要求時，移除三相變壓器(Tr)，電壓源變流器(VSC)的三相交流電壓端直接與電網(wǎng)或風電場的接入端相連；所述的第一半導體開關(Gl)為逆導型開關，或者由一個逆阻型開關反并聯(lián)一個二極管來代替所述的逆導型開關；第一二極管(Dl)和第一晶閘管(Tl)的位置能夠互換；第二二極管(D2)和第二晶閘管(T2)的位置能夠互換；第三二極管(D3)和第三晶閘管(T3)的位置能夠互換。
4.根據(jù)權利要求2所述的用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路，其特征在于針對所述電路的四種工作狀態(tài)分別進行控制(1)旁路狀態(tài)此時第一開關(SI)、第二開關(S2)和第三開關(S3)閉合，電壓源變流器(VSC)和斬波器(chopper)均處于停機狀態(tài)，此時所述的電路不對電網(wǎng)和風力發(fā)電場產(chǎn)生任何影響；(2)啟動狀態(tài)此時第一開關(SI)、第二開關(52)和第三開關(S3)斷開，第一晶閘管(Tl)、第二晶閘管(T2)、第三晶閘管(T3)和第一半導體開關(Gl)閉合；電壓源變流器(VSC)和斬波器(chopper)相互配合，將儲能電感(Ls)的電流充電至給定值；(3)正常工作狀態(tài)此時第一開關(SI)、第二開關(S2)和第三開關(53)斷開，第一晶閘管(Tl)、第二晶閘管(T2)和第三晶閘管(T3)閉合，第一半導體開關(GD斷開；電壓源變流器(VSC)和斬波器(chopper)相互配合，對儲能電感(Ls)進行充放電，并以對儲能電感(Ls)的充放電來平滑風電場輸出的有功功率；(4)在電網(wǎng)發(fā)生故障后，儲能電感(Ls)自動串入電網(wǎng)線路，增加了電網(wǎng)阻抗，從而減小了電網(wǎng)過電流，同時電壓源變流器(VSC)和斬波器(chopper)配合，對儲能電感(Ls)電流放電，以增強限流效果，并將第一晶閘管(Tl)、第二晶閘管(T2)和第三晶閘管(T3)斷開，第一限流電阻(R1)、第二限流電阻(R2)和第三限流電阻(R3)串入電網(wǎng)對電網(wǎng)進行故障限流，同時起到阻尼電網(wǎng)暫態(tài)振蕩的作用。
5.根據(jù)權利要求1所述的用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路，其特征在于所述的電路中電壓源變流器(VSC)、三相濾波電路、斬波器(chopper)和三相變壓器(Tr)組成并聯(lián)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)(PCS);第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、第一晶閘管(Tl)和第二晶閘管(T2)構成第一單相整流器(Rfl);第一二極管(Dl)和第二二極管(D2)的陽極相互連接，構成第一直流連接點(PDl);第一晶閘管(Tl)和第二晶閘管(T2)的陰極相互連接，構成第二直流連接點(PD2);第一二極管(Dl)的陰極和第一晶閘管的陽極(Tl)相連，構成第一交流連接點(PAl);第二二極管(D2)的陰極和第二晶閘管的陽極(T2)相連，構成第二交流連接點(PA2);第一半導體開關(Gl)的發(fā)射極與第一直流連接點(PDl)相連；第一半導體開關(GD的集電極與第二直流連接點(PD2);第一電容器(Cl)和第四電阻(R4)串聯(lián)后組成第一緩沖吸收支路(SBl )，第一緩沖吸收支路(SBl)的兩端分別與第一直流連接點(PDl)和第二直流連接點(PD2)相連；第三二極管(D3)、第四二極管(D4)、第三晶閘管(T3)和第四晶閘管(T4)構成第二單相整流器(Rf2);第三二極管(D3)和第四二極管(D4)的陽極相互連接，構成第三直流連接點(PD3);第三晶閘管(T3)和第四晶閘管(T4)的陰極相互連接，構成第四直流連接點(PD4);第三二極管(D3)的陰極和第三晶閘管的陽極(T3)相連，構成第三交流連接點(PA3);第四二極管(D2)的陰極和第四晶閘管的陽極(T4)相連，構成第四交流連接點(PA4);第二半導體開關(G2)的發(fā)射極與第三直流連接點(PD3)相連；第二半導體開關(G2)的集電極與第四直流連接點(PD4);第二電容器(C2)和第五電阻(R5)串聯(lián)后組成第二緩沖吸收支路(SB2)，第二緩沖吸收支路(SB2)的兩端分別與第三直流連接點(PD3)和第四直流連接點(PD4)相連；第五二極管(D5)、第六二極管(D6)、第五晶閘管(T5)和第六晶閘管(T6)構成第三單相整流器(Rf3);第五二極管(D5)和第六二極管(D6)的陽極相互連接，構成第五直流連接點(PD5);第五晶閘管(T5)和第六晶閘管(T6)的陰極相互連接，構成第六直流連接點(PD6);第五二極管(D5)的陰極和第五晶閘管的陽極(T5)相連，構成第五交流連接點(PA5);第六二極管(D6)的陰極和第六晶閘管的陽極(T6)相連，構成第六交流連接點(PA6);第三半導體開關(G3)的發(fā)射極與第五直流連接點(PD5)相連；第三半導體開關(G3)的集電極與第六直流連接點(PD6)相連；第三電容器(C3)和第六電阻(R6)串聯(lián)后組成第三緩沖吸收支路(SB3)，第三緩沖吸收支路(SB3)的兩端分別與第五直流連接點(PD5)和第六直流連接點(PD6)相連；第二直流連接點(PD2)和第三直流連接點(PD3)相連；第四直流連接點(PD4)和第五直流連接點(PD5)相連；電壓源變流器(VSC)的三相交流電壓端通過三相濾波電路與三相變壓器(Tr)的次邊相連，三相變壓器(Tr)的原邊與電網(wǎng)(Us)或風電場的接入端相連；電壓源變流器(VSC)直流電壓端與直流連接電容(C)并聯(lián)后與斬波器(chopper)的直流電壓端并聯(lián),斬波器(chopper)的交流電壓端與儲能電感(Ls)和三個單相整流器的直流電壓端相互串聯(lián)形成回路；第一交流連接點(PAl)和第二交流連接點(PA2)分別與第一單相變壓器(Trl)次邊的兩端相連；第三交流連接點(PA3)和第四交流連接點(PA4)分別與第二單相變壓器(Tr2)次邊的兩端相連；第五交流連接點(PA5)和第六交流連接點(PA6)分別與第三單相變壓器(Tr3)次邊的兩端相連；第一開關(SI)和第一限流電阻(Rl)并聯(lián)后與第一單相變壓器(Trl)原邊兩端并聯(lián)；第二開關(S2)和第二限流電阻(R2)并聯(lián)后與第二單相變壓器(Tr2)原邊兩端并聯(lián)；第三開關(S3)和第三限流電阻(R3)并聯(lián)后與第三單相變壓器(Tr3)原邊兩端并聯(lián)；第一單相變壓器(Trl)、第二單相變壓器(Tr2)和第三單相變壓器(Tr3)原邊的兩端分別與電網(wǎng)(Us)和風電場接入端相連；在電壓源變流器(VSC)的輸出電壓能夠滿足直接與電網(wǎng)相接要求時，移除三相變壓器(Tr)，電壓源變流器(VSC)的三相交流電壓端直接與電網(wǎng)或風電場的接入端相連；第一半導體開關(G1)、第二半導體開關(G2)和第三半導體開關(G3)為逆導型開關，或者由一個逆阻型開關反并聯(lián)一個二極管來代替所述的逆導型開關；第一二極管(Dl)和第一晶閘管(Tl)的位置能夠互換；第二二極管(D2)和第二晶閘管(T2)的位置能夠互換；第三二極管(D3)和第三晶閘管(T3)的位置能夠互換；第四二極管(D4)和第四晶閘管(T4)的位置能夠互換；第五二極管(D5)和第五晶閘管(T5)的位置能夠互換；第六二極管(D6)和第六晶閘管(T6)的位置能夠互換。
6.根據(jù)權利要求4所述的用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路，其特征在于針對所述電路的四種工作狀態(tài)分別進行控制(1)旁路狀態(tài)此時第一開關(SI)、第二開關(S2)和第三開關(S3)閉合，電壓源變流器(VSC)和斬波器(chopper)均處于停機狀態(tài)，此時該電路不對電網(wǎng)和風力發(fā)電場產(chǎn)生任何影響；(2)啟動狀態(tài)此時第一開關(SI)、第二開關(S2)和第三開關(S3)斷開，第一晶閘管(Tl)、第二晶閘管(T2)、第三晶閘管(T3)、第四晶閘管(T4)、第五晶閘管(T5)、第六晶閘管(T6)、第一半導體開關(G1)、第二半導體開關(G2)和第三半導體開關(G3)閉合；電壓源變流器(VSC)和斬波器(chopper)相互配合，將儲能電感(Ls)上的電流充電至給定值；(3)正常工作狀態(tài)此時第一開關(SI)、第二開關(S2)和第三開關(S3)斷開，第一晶閘管(Tl)、第二晶閘管(T2)、第三晶閘管(T3)、第四晶閘管(T4)、第五晶閘管(T5)、第六晶閘管(T6)閉合，第一半導體開關(G1)、第二半導體開關(G2)和第三半導體開關(G3)斷開；電壓源變流器(VSC)和斬波器(chopper)相互配合，對儲能電感(Ls)進行充放電，并以對儲能電感(Ls)的充放電來平滑風電場輸出的有功功率；(4)在電網(wǎng)發(fā)生故障后，儲能電感(Ls)自動串入電網(wǎng)線路，增加了電網(wǎng)阻抗，從而減小了電網(wǎng)過電流，同時電壓源變流器(VSC)和斬波器(chopper)配合，對儲能電感(Ls)電流放電，以增強限流效果，并將第一晶閘管(Tl)、第二晶閘管(T2)、第三晶閘管(T3)、第四晶閘管(T4)、第五晶閘管(T5)、第六晶閘管(T6)斷開，第一限流電阻(R1)、第二限流電阻(R2)和第三限流電阻(R3)串入電網(wǎng)對電網(wǎng)進行故障限流，同時起到阻尼電網(wǎng)暫態(tài)振蕩的作用。
7.根據(jù)權利要求1所述的用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路，其特征在于所述的電路中電流源變流器(CSC)、三相濾波電路和三相變壓器(Tr)組成并聯(lián)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)(PCS);第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、第三二極管(D3)、第一晶閘管(Tl)、第二晶閘管(T2)和第三晶閘管(T3)構成三相整流橋(Rf);第一二極管(D1)、第二二極管(D2)和第三二極管(D3)的陽極相互連接，構成第一直流連接點(PDl);第一晶閘管(Tl)、第二晶閘管(T2)和第三晶閘管(T3)的陰極相互連接，構成第二直流連接點(PD2);第一二極管(Dl)的陰極和第一晶閘管的陽極(Tl)相連，構成第一交流連接點(PAl);第二二極管(D2)的陰極和第二晶閘管的陽極(T2)相連，構成第二交流連接點(PA2);第三二極管(D3)的陰極和第三晶閘管的陽極(T3)相連，構成第三交流連接點(PA3);第一半導體開關(Gl)的發(fā)射極與第一直流連接點(PDl)相連；第一半導體開關(Gl)的集電極與第二直流連接點(PD2);第一電容器(Cl)和第四電阻(R4)串聯(lián)組成緩沖吸收支路，緩沖吸收支路的兩端分別與第一直流連接點(PDl)和第二直流連接點(TO2)相連；電流源變流器(CSC)的三相交流電流端通過濾波電路與三相變壓器(Tr)的次邊相連，三相變壓器(Tr)的原邊與電網(wǎng)(Us)或者風電場的接入端相連；電流源變流器(CSC)直流電流端與儲能電感(Ls )和三相整流器(Rf)的直流電壓端相互串聯(lián)形成回路；第一交流連接點(PAl)與第一單相變壓器(Trl)次邊的一端相連，第二交流連接點(PA2)與第二單相變壓器(Tr2)次邊的一端相連，第三交流連接點(PA3)與第三單相變壓器(Tr3)的次邊的一端相連，第一單相變壓器(Trl)、第二單相變壓器(Tr2)和第三單相變壓器(Tr3)的次邊的另一端相互連接；第一開關(SI)和第一限流電阻(Rl)并聯(lián)后與第一單相變壓器(Trl)原邊兩端并聯(lián)；第二開關(S2)和第二限流電阻(R2)并聯(lián)后與第二單相變壓器(Tr2)原邊兩端并聯(lián)；第三開關(S3)和第三限流電阻(R3)并聯(lián)后與第三單相變壓器(Tr3)原邊兩端并聯(lián)；第一單相變壓器(Trl)、第二單相變壓器(Tr2)和第三單相變壓器(Tr3)原邊的兩端分別與電網(wǎng)(Us)和風電場接入端相連；在電流源變流器(CSC)的輸出電壓能夠滿足直接與電網(wǎng)相接要求時，移除三相變壓器(Tr)，電流源變流器(CSC)的三相交流電壓端直接與電網(wǎng)或風電場的接入端相連；第一半導體開關(Gl)為逆導型開關，或者由一個逆阻型開關反并聯(lián)一個二極管來代替所述的逆導型開關；第一二極管(Dl)和第一晶閘管(Tl)的位置能夠互換；第二二極管(D2)和第二晶閘管(T2)的位置能夠互換；第三二極管(D3)和第三晶閘管(T3)的位置能夠互換。
8.根據(jù)權利要求6所述的用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路，其特征在于針對所述電路的四種工作狀態(tài)分別進行控制(1)旁路狀態(tài)此時第一開關(SI)、第二開關(S2)和第三開關(S3)閉合，電流源變流器(CSC)處于停機狀態(tài)，此時所述的電路不對電網(wǎng)和風力發(fā)電場產(chǎn)生任何影響；(2)啟動狀態(tài)此時第一開關(SI)、第二開關(S2)和第三開關(S3)斷開，第一晶閘管(Tl)、第二晶閘管(T2)、第三晶閘管(T3)和第一半導體開關(Gl)閉合；電流源變流器(CSC)將儲能電感(Ls)上的電流充電至給定值；(3)正常工作狀態(tài)此時第一開關(SI)、第二開關(S2)和第三開關(S3)斷開，第一晶閘管(Tl)、第二晶閘管(T2)和第三晶閘管(T3)閉合，第一半導體開關(Gl)斷開；電流源變流器(CSC)對儲能電感(Ls)進行充放電，并以對儲能電感(Ls)的充放電來平滑風電場輸出的有功功率；(4)在電網(wǎng)發(fā)生故障后，儲能電感(Ls)自動串入電網(wǎng)線路，增加了電網(wǎng)阻抗，從而減小了電網(wǎng)過電流，同時電流源變流器(CSC)對儲能電感(Ls)電流放電，以增強限流效果，并將第一晶閘管(Tl)、第二晶閘管(T2)和第三晶閘管(T3)斷開，第一限流電阻(R1)、第二限流電阻(R2)和第三限流電阻(R3)串入電網(wǎng)對電網(wǎng)進行故障限流，同時起到阻尼電網(wǎng)暫態(tài)振蕩的作用。
9.根據(jù)權利要求1所述的用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路，其特征在于所述的電路中電流源變流器(CSC)、三相濾波電路和三相變壓器(Tr)組成并聯(lián)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)(PCS);第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、第一晶閘管(Tl)和第二晶閘管(T2)構成第一單相整流器(Rfl);第一二極管(Dl)和第二二極管(D2)的陽極相互連接，構成第一直流連接點(PDl);第一晶閘管(Tl)和第二晶閘管(T2)的陰極相互連接，構成第二直流連接點(PD2);第一二極管(Dl)的陰極和第一晶閘管的陽極(Tl)相連，構成第一交流連接點(PAl);第二二極管(D2)的陰極和第二晶閘管的陽極(T2)相連，構成第二交流連接點(PA2);第一半導體開關(Gl)的發(fā)射極與第一直流連接點(PDl)相連；第一半導體開關(Gl)的集電極與第二直流連接點(PD2);第一電容器(Cl)和第四電阻(R4)串聯(lián)組成第一緩沖吸收支路(SB1)，第一緩沖吸收支路(SBl)的兩端分別與第一直流連接點(PDl)和第二直流連接點(PD2)相連；第三二極管(D3)、第四二極管(D4)、第三晶閘管(T3)和第四晶閘管(T4)構成第二單相整流器(Rf2);第三二極管(D3)和第四二極管(D4)的陽極相互連接，構成第三直流連接點(PD3);第三晶閘管(T3)和第四晶閘管(T4)的陰極相互連接，構成第四直流連接點(PD4);第三二極管(D3)的陰極和第三晶閘管的陽極(T3)相連，構成第三交流連接點(PA3);第四二極管(D2)的陰極和第四晶閘管的陽極(T4)相連，構成第四交流連接點(PA4);第二半導體開關(G2)的發(fā)射極與第三直流連接點(PD3)相連；第二半導體開關(G2)的集電極與第四直流連接點(PD4);第二電容器(C2)和第五電阻(R5)串聯(lián)組成第二緩沖吸收支路(SB2)，第二緩沖吸收支路(SB2)的兩端分別與第三直流連接點(TO3)和第四直流連接點(TO4)相連；第五二極管(D5)、第六二極管(D6)、第五晶閘管(T5)和第六晶閘管(T6)構成第三單相整流器(Rf3);第五二極管(D5)和第六二極管(D6)的陽極相互連接，構成第五直流連接點(PD5)；第五晶閘管(T5)和第六晶閘管(T6)的陰極相互連接，構成第六直流連接點(PD6);第五二極管(D5)的陰極和第五晶閘管的陽極(T5)相連，構成第五交流連接點(PA5);第六二極管(D6)的陰極和第六晶閘管的陽極(T6)相連，構成第六交流連接點(PA6);第三半導體開關(G3)的發(fā)射極與第五直流連接點(PD5)相連；第三半導體開關(G3)的集電極與第六直流連接點(PD6)相連；第三電容器(C3)和第六電阻(R6)串聯(lián)組成第三緩沖吸收支路(SB3)，第三緩沖吸收支路(SB3)的兩端分別與第五直流連接點(TO5)和第六直流連接點(TO6)相連；第二直流連接點(ro2)和第三直流連接點(TO3)相連；第四直流連接點(HM)和第五直流連接點(PD5)相連；電流源變流器(CSC)的三相交流電流端通過濾波電路與三相變壓器(Tr)的次邊相連，三相變壓器(Tr)的原邊與電網(wǎng)(Us)或者風電場的接入端相連；電流源變流器(CSC)直流電流端與儲能電感(Ls)和三個單相整流器的直流電壓端相互串聯(lián)形成回路；第一交流連接點(PAl)和第二交流連接點(PA2)分別與第一單相變壓器(Trl)次邊的兩端相連；第三交流連接點(PA3)和第四交流連接點(PA4)分別與第二單相變壓器(Tr2)次邊的兩端相連；第五交流連接點(PA5)和第六交流連接點(PA6)分別與第三單相變壓器(Tr3)次邊的兩端相連；第一開關(SI)和第一限流電阻(Rl)并聯(lián)后與第一單相變壓器(Trl)原邊兩端并聯(lián)；第二開關(S2)和第二限流電阻(R2)并聯(lián)后與第二單相變壓器(Tr2)原邊兩端并聯(lián)；第三開關(S3)和第三限流電阻(R3)并聯(lián)后與第三單相變壓器(Tr3)原邊兩端并聯(lián)；第一單相變壓器(Trl)、第二單相變壓器(Tr2)和第三單相變壓器(Tr3)原邊的兩端分別與電網(wǎng)(Us)和風電場接入端相連；在電流源變流器(CSC)的輸出電壓能夠滿足直接與電網(wǎng)相接要求時，移除三相變壓器(Tr)，電流源變流器(CSC)的三相交流電壓端直接與電網(wǎng)或風電場的接入端相連；第一半導體開關(G1)、第二半導體開關(G2)和第三半導體開關(G3)為逆導型開關，或者由一個逆阻型開關反并聯(lián)一個二極管來代替所述的逆導型開關；第一二極管(Dl)和第一晶閘管(Tl)的位置能夠互換；第二二極管(D2)和第二晶閘管(T2)的位置能夠互換；第三二極管(D3)和第三晶閘管(T3)的位置能夠互換；第四二極管(D4)和第四晶閘管(T4)的位置能夠互換；第五二極管(D5)和第五晶閘管(T5)的位置能夠互換；第六二極管(D6)和第六晶閘管(T6)的位置能夠互換。
10.根據(jù)權利要求8所述的用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路，其特征在于針對所述電路的四種工作狀態(tài)分別進行控制(1)旁路狀態(tài)此時第一開關(SI)、第二開關(S2)和第三開關(S3)閉合，電流源變流器(CSC)處于停機狀態(tài)，此時所述的電路不對電網(wǎng)和風力發(fā)電場產(chǎn)生任何影響；(2)啟動狀態(tài)此時第一開關(SI)、第二開關(S2)和第三開關(S3)斷開，第一晶閘管(Tl)、第二晶閘管(T2)、第三晶閘管(T3)、第四晶閘管(T4)、第五晶閘管(T5)、第六晶閘管(T6)、第一半導體開關(G1)、第二半導體開關(G2)和第三半導體開關(G3)閉合；電流源變流器(CSC)將儲能電感(Ls)上的電流充電至給定值；(3)正常工作狀態(tài)此時第一開關(SI)、第二開關(S2)和第三開關(S3)斷開，第一晶閘管(Tl)、第二晶閘管(T2)、第三晶閘管(T3)、第四晶閘管(T4)、第五晶閘管(T5)、第六晶閘管(T6)閉合，第一半導體開關(G1)、第二半導體開關(G2)和第三半導體開關(G3)斷開；電流源變流器(CSC)對儲能電感(Ls)進行充放電，并以對儲能電感(Ls)的充放電來平滑風電場輸出的有功功率；(4)在電網(wǎng)發(fā)生故障后，儲能電感(Ls)自動串入電網(wǎng)線路，增加了電網(wǎng)阻抗，從而減小了電網(wǎng)過電流，同時電流源變流器(CSC)對儲能電感(Ls)電流放電，以增強限流效果，并將第一晶閘管(Tl)、第二晶閘管(T2)、第三晶閘管(T3)、第四晶閘管(T4)、第五晶閘管(T5)、第六晶閘管(T6)斷開，第一限流電阻(R1)、第二限流電阻(R2)和第三限流電阻(R3)串入電網(wǎng)對電網(wǎng)進行故障限流，同時起到阻尼電網(wǎng)暫態(tài)振蕩的作用。
全文摘要
一種用于風電場的故障保護和能量穩(wěn)定電路。其功率變流器由電壓源變流器加斬波器或電流源變流器構成；整流器的直流端并聯(lián)帶有反并聯(lián)二極管的開關和緩沖吸收電路。單相變壓器的原邊與一個開關和電阻并聯(lián)，次邊與整流器的交流輸出端連接。單相變壓器的原邊分別與電網(wǎng)和風電場的接入端相連。功率變流器的三相交流端通過三相濾波電路和三相變壓器與電網(wǎng)或者風電場接入端相連，功率變流器的直流端與整流器的直流端串聯(lián)后與儲能電感串聯(lián)。在正常狀態(tài)下，本發(fā)明通過對儲能電感充放電平滑風電場的功率輸出；在故障狀態(tài)下，首先利用儲能電感進行限流，然后關斷整流器的晶閘管，將儲能電感退出電網(wǎng)，通過與變壓器原邊并聯(lián)的電阻進行限流。
文檔編號H02J3/24GK103066580SQ201210426150
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月30日 優(yōu)先權日2012年10月30日
發(fā)明者郭文勇, 肖立業(yè), 戴少濤 申請人:中國科學院電工研究所