一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型所提供一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括雙饋異步發(fā)電機、用于將雙饋異步發(fā)電機電能并入電網(wǎng)的變流器及用于驅(qū)動雙饋異步發(fā)電機工作的動力源驅(qū)動裝置，還包括用于將雙饋異步發(fā)電機定子并入電網(wǎng)的定子并網(wǎng)開關(guān)、用于將變流器并入電網(wǎng)的變流器并網(wǎng)開關(guān)、用于采集轉(zhuǎn)子電流的轉(zhuǎn)子電流采集裝置以及控制器，轉(zhuǎn)子電流采集裝置與控制器輸入端相連，定子并網(wǎng)開關(guān)、變流器并網(wǎng)開關(guān)的控制端與控制器輸出端相連。本實用新型的有益效果：低風(fēng)速時發(fā)電機定子從電網(wǎng)斷開，變流器不會因為過電壓而燒毀；由于設(shè)置變流器并網(wǎng)開關(guān)，定子從電網(wǎng)斷開后變流器仍然正常工作，變流器不需要重新勵磁和跟蹤電網(wǎng)頻率、相位的時間；同時省去了兩次并網(wǎng)之間的等待時間。
【專利說明】-種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及異步模式發(fā)電系統(tǒng)領(lǐng)域，具體是指一種低風(fēng)速狀況下變流器不需 要脫離電網(wǎng)仍可實時跟蹤發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)行電流的頻率和相位的變流控制運算的雙饋 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)能，是一種清潔的可再生能源，風(fēng)力發(fā)電是當(dāng)前我國新能源政策的重點發(fā)展方 向。可將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電技術(shù)有多種，如定槳距失速型風(fēng)力發(fā)電機組、變速恒頻雙饋 式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)機組以及變速恒頻全功率直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機組等。
[0003] 變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機組可以根據(jù)風(fēng)速的變化最大限度的捕獲風(fēng)能，并且實現(xiàn)與電 網(wǎng)的柔性連接，有效地減少對機組和電網(wǎng)的沖擊。而變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的雙饋控制技 術(shù)因雙饋發(fā)電機可以通過轉(zhuǎn)子和定子同時向電網(wǎng)饋電，使得雙向勵磁變換器的容量僅為發(fā) 電機容量的一小部分，成本大大降低。采用變速恒頻雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組已經(jīng)是大型風(fēng)力 發(fā)電技術(shù)的主流。
[0004] 但是變速恒頻雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中變流器的功率器件只能承受一定的電壓范 圍，如果超出所能承受的電壓值，將因為過電壓而燒毀。當(dāng)風(fēng)速減小，導(dǎo)致雙饋異步發(fā)電機 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速隨之降低時，因為滑差增大而導(dǎo)致發(fā)電機轉(zhuǎn)子電壓也越來越大，與發(fā)電機定子相 連的變流器將可能超出其耐壓值。
[0005] 傳統(tǒng)的雙饋式發(fā)電機組在小風(fēng)況時，當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子電壓降至變流器所能承受的電 壓時，控制變流器從電網(wǎng)里脫離開來。為了防止發(fā)電機組頻繁并網(wǎng)動作而損傷機組和變流 器，需要等待一段時間后(通常是10分鐘）再判斷風(fēng)速的大小，如果風(fēng)速大小范圍適合機 組的發(fā)電，重新啟動風(fēng)力發(fā)電機組，等待發(fā)電機轉(zhuǎn)速升至適合并網(wǎng)發(fā)電轉(zhuǎn)速時，啟動勵磁系 統(tǒng)，之后并網(wǎng)發(fā)電。傳統(tǒng)的雙饋式發(fā)電機組從變流器脫網(wǎng)到重新并網(wǎng)發(fā)電這段時間的風(fēng)能 沒有得到利用，風(fēng)資源被浪費。
[0006] 本實用新型公開了一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)。當(dāng)風(fēng)速降低直至發(fā)電機轉(zhuǎn)子電壓超 出變流器所能承受的電壓時，變流器繼續(xù)保持發(fā)電狀態(tài)時的電流頻率和相位的運算，一旦 風(fēng)速升高滿足發(fā)電時即時向電網(wǎng)發(fā)電，不需要停機等待過程，也不需要機組重新控制電流 頻率和相位的運算時間，有效的保證了風(fēng)能的利用率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本實用新型提供一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，當(dāng)風(fēng)速降低直至發(fā)電機轉(zhuǎn)子電壓高于變 流器轉(zhuǎn)子側(cè)變換器所能夠承受的電壓時，變流器仍可實時跟蹤發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和電網(wǎng)頻率 進(jìn)行電流頻率和相位的變流控制運算，而無需進(jìn)行復(fù)雜的工作模式變換。
[0008] 本實用新型的實用新型目的通過以下方案實現(xiàn)：一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括雙 饋異步發(fā)電機、用于將雙饋異步發(fā)電機電能并入電網(wǎng)的變流器及用于驅(qū)動雙饋異步發(fā)電機 工作的動力源驅(qū)動裝置，還包括用于將雙饋異步發(fā)電機定子并入電網(wǎng)的定子并網(wǎng)開關(guān)、用 于將變流器并入電網(wǎng)的變流器并網(wǎng)開關(guān)、用于采集轉(zhuǎn)子電流的轉(zhuǎn)子電流采集裝置以及控制 器，轉(zhuǎn)子電流采集裝置與控制器輸入端相連，定子并網(wǎng)開關(guān)、變流器并網(wǎng)開關(guān)的控制端與控 制器輸出端相連。
[0009] 進(jìn)一步地，并網(wǎng)開關(guān)、定子短路開關(guān)均為交流接觸器。
[0010] 進(jìn)一步地，定子并網(wǎng)開關(guān)、變流器并網(wǎng)開關(guān)均配合設(shè)置有開關(guān)狀態(tài)檢測裝置，定子 并網(wǎng)開關(guān)和變流器并網(wǎng)開關(guān)各自的開關(guān)狀態(tài)檢測裝置與控制器輸入端相連。
[0011] 進(jìn)一步地，定子并網(wǎng)開關(guān)和變流器并網(wǎng)開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)檢測裝置為電流型檢測裝 置或電壓型檢測裝置。
[0012] 進(jìn)一步地，變流器中功率開關(guān)元件為IGBT，其額定功率為雙饋異步發(fā)電機額定功 率的 1/4 ±20%。
[0013] 進(jìn)一步地，控制器內(nèi)還設(shè)有用于檢測變流器開關(guān)元件電壓值的電壓檢測單元以及 用于將變流器開關(guān)元件電壓值與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較的比較單元。
[0014] 進(jìn)一步地，控制器內(nèi)還設(shè)有電網(wǎng)電壓檢測單元，電網(wǎng)電壓檢測單元的采集部件設(shè) 于并網(wǎng)開關(guān)引至電網(wǎng)的一側(cè)。
[0015] 進(jìn)一步地，電網(wǎng)電壓檢測單元為電壓互感器。
[0016] 進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)子電流采集裝置為電流互感器。
[0017] 本實用新型的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：
[0018] (1)本實用新型的系統(tǒng)在低風(fēng)速時斷開了發(fā)電機定子和電網(wǎng)之間的連接，保證了 與發(fā)電機轉(zhuǎn)子相連的變流器不會因為過電壓而燒毀；
[0019] (2)因變流器和電網(wǎng)之間的接觸器控制在吸合狀態(tài)，因此變流器不但與發(fā)電機轉(zhuǎn) 子相連，同時也與電網(wǎng)相連，這就使得即使發(fā)電機定子和電網(wǎng)斷開，變流器仍然能夠跟蹤發(fā) 電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和電網(wǎng)電壓來進(jìn)行電流頻率和相位的控制；
[0020] (3)不會因為小風(fēng)導(dǎo)致系統(tǒng)停機后與下次并網(wǎng)之間的等待時間，變流器也不需要 重新勵磁和跟蹤電網(wǎng)頻率、相位的時間，當(dāng)風(fēng)速增加至能夠發(fā)電時系統(tǒng)能夠即時并網(wǎng)向電 網(wǎng)輸送電能，更高效的利用了風(fēng)資源。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實施方式】
[0022] 以下結(jié)合具體實施例和附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明：
[0023] 參照附圖1所示，本實用新型的一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括雙饋異步發(fā)電機M、用 于將雙饋異步發(fā)電機電能并入電網(wǎng)power grid的變流器converter及用于驅(qū)動雙饋異步 發(fā)電機工作的動力源驅(qū)動裝置power source (葉輪)，還包括用于將雙饋異步發(fā)電機定子并 入電網(wǎng)的定子并網(wǎng)開關(guān)K1、用于將變流器并入電網(wǎng)的變流器并網(wǎng)開關(guān)K2、用于采集轉(zhuǎn)子電 流的轉(zhuǎn)子電流采集裝置以及控制器，轉(zhuǎn)子電流采集裝置與控制器輸入端相連，定子并網(wǎng)開 關(guān)K1、變流器并網(wǎng)開關(guān)K2的控制端與控制器輸出端相連。本實施例的轉(zhuǎn)子電流采集裝置為 電流互感器。
[0024] 本實施例中，定子并網(wǎng)開關(guān)K1、變流器并網(wǎng)開關(guān)K2均為交流接觸器。定子并網(wǎng)開 關(guān)K1、變流器并網(wǎng)開關(guān)K2均配合設(shè)置有開關(guān)狀態(tài)檢測裝置，定子并網(wǎng)開關(guān)K1、變流器并網(wǎng) 開關(guān)K2各自的開關(guān)狀態(tài)檢測裝置與控制器輸入端相連，以確保開關(guān)有效閉合或斷開。定子 并網(wǎng)開關(guān)和變流器并網(wǎng)開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)檢測裝置為電流型檢測裝置或電壓型檢測裝置，例 如交流互感器等，根據(jù)檢測到的電流或電壓確定開關(guān)狀態(tài)。
[0025] 變流器中功率元件開關(guān)為IGBT，其額定功率為雙饋異步發(fā)電機額定功率的 1/4 ±20%。
[0026] 為提高控制精度，控制器內(nèi)還設(shè)有用于檢測變流器功率元件開關(guān)（IGBT)電壓值的 電壓檢測單元以及用于將變流器功率元件開關(guān)（IGBT)電壓值與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較的比較單 元。控制器內(nèi)還設(shè)有電網(wǎng)電壓Up檢測單元，本實施例的電網(wǎng)電壓檢測單元為電壓互感器。 電網(wǎng)電壓檢測單元的采集部件設(shè)于定子并網(wǎng)開關(guān)K1引至電網(wǎng)的一側(cè)。
[0027] 上述系統(tǒng)工作原理如下：
[0028] 雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，變流器與發(fā)電機轉(zhuǎn)子相連，變流器轉(zhuǎn)子側(cè)電壓換算公式 為：

【權(quán)利要求】
1. 一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括雙饋異步發(fā)電機、用于將雙饋異步發(fā)電機電能并入電 網(wǎng)的變流器及用于驅(qū)動雙饋異步發(fā)電機工作的動力源驅(qū)動裝置，其特征在于：還包括用于 將雙饋異步發(fā)電機定子并入電網(wǎng)的定子并網(wǎng)開關(guān)、用于將變流器并入電網(wǎng)的變流器并網(wǎng)開 關(guān)、用于采集轉(zhuǎn)子電流的轉(zhuǎn)子電流采集裝置以及控制器，轉(zhuǎn)子電流采集裝置與控制器輸入 端相連，定子并網(wǎng)開關(guān)、變流器并網(wǎng)開關(guān)的控制端與控制器輸出端相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：并網(wǎng)開關(guān)、定子短路開 關(guān)均為交流接觸器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：定子并網(wǎng)開關(guān)、變流器 并網(wǎng)開關(guān)均配合設(shè)置有開關(guān)狀態(tài)檢測裝置，定子并網(wǎng)開關(guān)和變流器并網(wǎng)開關(guān)各自的開關(guān)狀 態(tài)檢測裝置與控制器輸入端相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：定子并網(wǎng)開關(guān)和變流 器并網(wǎng)開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)檢測裝置為電流型檢測裝置或電壓型檢測裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：變流器中功率開關(guān)元 件為IGBT，其額定功率為雙饋異步發(fā)電機額定功率的1/4±20%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：控制器內(nèi)還設(shè)有用于 檢測變流器開關(guān)元件電壓值的電壓檢測單元以及用于將變流器開關(guān)元件電壓值與預(yù)設(shè)值 進(jìn)行比較的比較單元。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：控制器內(nèi)還設(shè)有電網(wǎng) 電壓檢測單元，電網(wǎng)電壓檢測單元的采集部件設(shè)于并網(wǎng)開關(guān)引至電網(wǎng)的一側(cè)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：電網(wǎng)電壓檢測單元為 電壓互感器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：轉(zhuǎn)子電流采集裝置為 電流互感器。
【文檔編號】H02J3/38GK204258333SQ201420805382
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月17日
【發(fā)明者】胡春松, 王文靜, 張慶祝, 侯曉冬, 葛譜, 馬媛媛, 練嵐香, 吳展 申請人:華儀風(fēng)能有限公司