專利名稱：一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低壓穿越裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低壓穿越裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，特別涉及一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越技術(shù)。
背景技術(shù)：
[0002]雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在風(fēng)電產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的今天仍然占據(jù)著風(fēng)力發(fā)電裝機容量的主導(dǎo)地位，當發(fā)電機連接的電力系統(tǒng)發(fā)生電壓跌落時，電機的定子、轉(zhuǎn)子中會出現(xiàn)暫態(tài)浪涌電流，幅值可以達到額定電流值的2至3倍。如果不能有效抑制這種暫態(tài)電流，與電機轉(zhuǎn)子相連接的變頻器就會因為過電流而退出運行，甚至被損壞，此時電機會由于無法控制勵磁電流而失去對電磁轉(zhuǎn)矩的控制。然后，發(fā)電機的轉(zhuǎn)速會在短時間內(nèi)快速上升，當達到風(fēng)力發(fā)電機的轉(zhuǎn)速極限時就會引發(fā)剎車系統(tǒng)工作，從而導(dǎo)致電機退出運行。[0003]顯然，這種狀態(tài)無法滿足日益嚴苛的電網(wǎng)規(guī)則對發(fā)電系統(tǒng)的要求。為解決上述問題，風(fēng)電機組需要具備電 網(wǎng)故障情況下的低電壓穿越(Low Voltage Ride Through, LVRT) 能力，另外在電網(wǎng)故障情況下風(fēng)電機組需要對電網(wǎng)提供一定的功率支持。[0004]目前，大多數(shù)風(fēng)力發(fā)電雙饋機組都采用ciwbar電路，當系統(tǒng)檢測到直流母線電壓超過額定值時，crowbar電路就會被觸發(fā)。在過壓過程中產(chǎn)生的多余的能量由crowbar電阻消耗掉，這樣無疑會造成能量浪費，同時多余的能量會產(chǎn)生大量的熱，這對機組的正常工作也會帶來不利影響。因此，所述crowbar電路是對風(fēng)電機組的終極保護，其一旦被觸發(fā)， 就會對電網(wǎng)造成很大影響。實用新型內(nèi)容[0005]本實用新型的目的在于提供一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低壓穿越裝置，能更好地解決雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越問題。[0006]根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低壓穿越裝置，包括[0007]用于向雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)提供電能的不間斷電源UPS ；[0008]輸入端串接在電網(wǎng)和雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)濾波器之間的能量儲存裝置；[0009]連接所述能量儲存裝置的輸出端以便向所述UPS提供電能的交直變換器；[0010]連接所述能量儲存裝置輸出端的旁路開關(guān)；以及[0011]連接所述旁路開關(guān)以便控制所述旁路開關(guān)通斷的開關(guān)控制裝置。[0012]優(yōu)選地，所述能量儲存裝置是電抗變壓器。[0013]優(yōu)選地，所述交直變換器是二極管三相整流橋。[0014]優(yōu)選地，所述旁路開關(guān)是金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管M0SFET。[0015]優(yōu)選地，所述開關(guān)控制裝置包括[0016]用于檢測電網(wǎng)電壓跌落的主控系統(tǒng)；[0017]輸入端連接所述主控系統(tǒng)的變頻器控制器，用于向與其連接的所述旁路開關(guān)輸出用于接通或斷開的控制信號。[0018]優(yōu)選地，還包括[0019]串接在所述電網(wǎng)和UPS之間的低壓配電盤。[0020]優(yōu)選地，還包括[0021 ] 連接在所述能量儲存裝置輸出端的用于穩(wěn)壓的保護電路。[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型的有益效果在于[0023]本實用新型在嚴重的電網(wǎng)電壓跌落故障情況下，通過對電路中旁路開關(guān)和 crowbar電路的合理控制，在保證雙饋風(fēng)力發(fā)電機組變頻器裝置自身安全的基礎(chǔ)上，能夠保證風(fēng)力發(fā)電機組不脫網(wǎng)運行，使雙饋風(fēng)力發(fā)電機迅速恢復(fù)到可控運行狀態(tài)，并對電網(wǎng)提供一定的有功和無功支持，實現(xiàn)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越功能。


[0024]圖I是本實用新型實施例提供的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低壓穿越裝置框圖。[0025]附圖標記說明1_葉片；2_齒輪箱；3_雙饋發(fā)電機；4_電網(wǎng)；5_機側(cè)濾波器； 6-網(wǎng)側(cè)濾波器；7_機側(cè)變頻器；8_網(wǎng)側(cè)變頻器；9_電抗變壓器；10_旁路開關(guān)；11_保護電路；12_交直變換器；13-cix)Wbar電路；14_變頻器控制器；15_變槳系統(tǒng)；16_主控系統(tǒng)； 17-UPS ；18-低壓配電盤。
具體實施方式
[0026]
以下結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行詳細說明，應(yīng)當理解，以下所說明的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。[0027]本實用新型為解決僅采用crowbar電路時所存在的實際問題，實現(xiàn)雙饋風(fēng)力發(fā)電機組系統(tǒng)的LVRT，在傳統(tǒng)crowbar電路保護的基礎(chǔ)上，增加了能量儲存裝置電抗變壓器、能量轉(zhuǎn)換裝置交直變換器、UPS、低壓配電盤、保護電路和由風(fēng)機主控系統(tǒng)控制的旁路開關(guān)。結(jié)合crowbar電路，通過主控系統(tǒng)對旁路開關(guān)合理的控制，實現(xiàn)DFIG系統(tǒng)的LVRT功能。當電網(wǎng)電壓跌落時，所述主控系統(tǒng)通過變頻器控制器控制旁路開關(guān)斷開，所述能量轉(zhuǎn)換裝置交直變換器將所述能量儲存裝置電抗變壓器存儲的電能輸出至所述UPS，使UPS為雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)供電，以便雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)正常運行。[0028]圖I是本實用新型實施例提供的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低壓穿越裝置框圖，如圖I 所示，該裝置包括用于能量儲存和釋放的不間斷電源(Uninterruptible Power Supply, UPS) 17、低壓配電盤18、電抗變壓器9、交直變換器12、保護電路11、全控型的旁路開關(guān)10。 其中，網(wǎng)側(cè)變頻器8通過網(wǎng)側(cè)濾波器6后不直接和電網(wǎng)4連接，而是通過一個電抗變壓器9 后再和電網(wǎng)4連接。該電抗變壓器9的副邊連接到旁路開關(guān)10和保護電路11，之后再和一個交直變換器12相連，交直變換器的輸出連接到UPS17，UPS同時又和主控系統(tǒng)16和低壓配電盤18相連，低壓配電盤18還要與電網(wǎng)4相連。旁路開關(guān)10由主控系統(tǒng)16通過變頻器控制器14控制。[0029]電抗變壓器9的電氣參數(shù)的選擇由風(fēng)電機組的功率決定。[0030]旁路開關(guān)10選擇可控器件M0SFET，其電壓等級也由風(fēng)電機組功率決定，一般對于I.5MW機組可選耐壓值為1200V的M0SFET，其應(yīng)與一限流電阻串聯(lián)使用。[0031]交直變換器12采用二極管三相整流橋。[0032]所需的UPS17功率也是由風(fēng)電機組功率決定。[0033]低壓配電盤18在機組正常工作時，給系統(tǒng)關(guān)鍵部件供電，同時也給UPS17充電。[0034]所述裝置的工作原理如下[0035]在正常工作狀態(tài)下，旁路開關(guān)10閉合，電抗變壓器9的副邊被短路，此時電抗變壓器9的原邊等效于一個濾波電抗器，UPS17正常工作，低壓配電盤18向UPS17及其它關(guān)鍵部件供電。[0036]當電網(wǎng)電壓跌落時，濾波器中的電流將發(fā)生突變，風(fēng)機主控系統(tǒng)16檢測到這個電壓跌落，控制變頻器控制器14相應(yīng)地降低網(wǎng)側(cè)變頻器8的電壓輸出，并向電抗變壓器9副邊的旁路開關(guān)10發(fā)出控制信號，斷開開關(guān)，此時電抗變壓器9中儲存的能量向交直變換器 12轉(zhuǎn)移，同時交直變換器12開始工作，向UPS17供電補充電能，維持變槳系統(tǒng)等子系統(tǒng)關(guān)鍵部件的功能，避免由于自身供電能力有限而導(dǎo)致無法滿足LVRT的要求。[0037]當檢測到電網(wǎng)電壓跌落的同時，風(fēng)機的主控系統(tǒng)16將低壓配電盤18向機組關(guān)鍵組件供電的方式轉(zhuǎn)換為由UPS17供電的方式，同時停止部分非關(guān)鍵組件，保證關(guān)鍵組件的正常運行。為了在低電壓事件中保護風(fēng)輪機發(fā)電機，電力變換器由UPS17供電，并包含一個保護電路11，用于將電壓維持在允許范圍內(nèi)，變頻器控制器14有選擇地啟動或停止保護電路11，以使電流維持在可接受的范圍內(nèi)。同時由于電抗變壓器9副邊向UPS17供電，其等效阻抗大大提高，電流也得到有效抑制。[0038]當電網(wǎng)故障清除后，電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常，雙饋發(fā)電機3經(jīng)過短暫的調(diào)節(jié)過程后，重新恢復(fù)正常運行狀態(tài)，實現(xiàn)了雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越。[0039]綜上所述，本實用新型通過主控系統(tǒng)對旁路開關(guān)的合理控制，在故障情況下，可以使雙饋發(fā)電機迅速恢復(fù)到可控運行狀態(tài)，并對電網(wǎng)提供一定的有功無功支持，從而實現(xiàn)了雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越。[0040]盡管上文對本實用新型進行了詳細說明，但是本實用新型不限于此，本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本實用新型的原理進行各種修改。因此，凡按照本實用新型原理所作的修改，都應(yīng)當理解為落入本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低壓穿越裝置，其特征在于，包括用于向雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)提供電能的不間斷電源UPS ；輸入端串接在電網(wǎng)和雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)濾波器之間的能量儲存裝置；連接所述能量儲存裝置的輸出端以便向所述UPS提供電能的交直變換器；連接所述能量儲存裝置輸出端的旁路開關(guān)；以及連接所述旁路開關(guān)以便控制所述旁路開關(guān)通斷的開關(guān)控制裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述能量儲存裝置是電抗變壓器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述交直變換器是二極管三相整流橋。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述旁路開關(guān)是金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管MOSFET。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述開關(guān)控制裝置包括用于檢測電網(wǎng)電壓跌落的主控系統(tǒng)；輸入端連接所述主控系統(tǒng)的變頻器控制器，用于向與其連接的所述旁路開關(guān)輸出用于接通或斷開的控制信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的裝置，其特征在于，還包括串接在所述電網(wǎng)和UPS 之間的低壓配電盤。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，還包括連接在所述能量儲存裝置輸出端的用于穩(wěn)壓的保護電路。
專利摘要本實用新型公開了一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低壓穿越裝置，包括用于向雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)提供電能的不間斷電源UPS；輸入端串接在電網(wǎng)和雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)濾波器之間的能量儲存裝置；連接所述能量儲存裝置的輸出端以便向所述UPS提供電能的交直變換器；連接所述能量儲存裝置輸出端的旁路開關(guān)；以及連接所述旁路開關(guān)以便控制所述旁路開關(guān)通斷的開關(guān)控制裝置。本實用新型能夠在電網(wǎng)電壓跌落時，保證雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中變頻器的安全和雙饋風(fēng)力發(fā)電機組不脫網(wǎng)運行，實現(xiàn)了雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越功能。
文檔編號H02J3/38GK202749836SQ20122033703
公開日2013年2月20日 申請日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)明者黃玉龍, 白宇, 宋志強, 張少杰, 王延濤 申請人:華銳風(fēng)電科技(集團)股份有限公司