風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及其微網(wǎng)供電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及其微網(wǎng)供電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)一般會(huì)帶有小功率負(fù)載(諸如環(huán)控、偏航、變槳等系統(tǒng)以及消防、航燈、照明等基礎(chǔ)設(shè)備)，這些負(fù)載通常借助自身的風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸送給電網(wǎng)的電能工作。
[0003]在很多情況下，電網(wǎng)無(wú)法正常供電(例如，電網(wǎng)故障無(wú)法輸送電能，或者，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組周圍的風(fēng)速較小，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速較小或不轉(zhuǎn)，無(wú)法達(dá)到供電要求)，但此時(shí)，為了保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行安全，這些小功率負(fù)載依然需要正常工作。
[0004]為了解決上述問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中通常會(huì)采用設(shè)置大功率電源的方式為負(fù)載供電，但這種方式持續(xù)時(shí)間較短，無(wú)法滿足長(zhǎng)時(shí)間供電的需求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于，提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及其微網(wǎng)供電裝置，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組未并網(wǎng)時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)的負(fù)載供電。
[0006]根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的微網(wǎng)供電裝置，所述裝置包括:依次連接的整流單元、直流母線和逆變單元;在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組未并網(wǎng)時(shí)，所述整流單元的交流側(cè)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出端連接，所述逆變單元的交流側(cè)與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的負(fù)載連接。
[0007]如上所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的微網(wǎng)供電裝置，還包括儲(chǔ)能單元，所述儲(chǔ)能單元連接所述直流母線。
[0008]如上所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的微網(wǎng)供電裝置，所述整流單元的交流側(cè)與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出端之間設(shè)置有第一開(kāi)關(guān)，所述逆變單元的交流側(cè)與所述負(fù)載之間設(shè)置有第二開(kāi)關(guān);在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組未并網(wǎng)時(shí)，所述第一開(kāi)關(guān)及所述第二開(kāi)關(guān)閉合。
[0009]如上所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的微網(wǎng)供電裝置，還包括:用于在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組未并網(wǎng)時(shí)控制所述第一開(kāi)關(guān)及所述第二開(kāi)關(guān)閉合的控制器，所述控制器與所述第一開(kāi)關(guān)及所述第二開(kāi)關(guān)連接。
[0010]如上所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的微網(wǎng)供電裝置，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)為多繞組發(fā)電機(jī);所述整流單元包括與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的繞組個(gè)數(shù)相同的整流器;在所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組未并網(wǎng)時(shí)，各所述整流器的輸入端分別與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的一個(gè)繞組連接，各所述整流器的輸出端相互并聯(lián)或串聯(lián)后連接至所述直流母線。
[0011]如上所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的微網(wǎng)供電裝置，所述第一開(kāi)關(guān)包括多個(gè)分別設(shè)置在所述各整流器與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的各繞組之間的開(kāi)關(guān)裝置。
[0012]如上所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的微網(wǎng)供電裝置，還包括至少一個(gè)直流電源和/或交流電源;所述直流電源通過(guò)DC-DC轉(zhuǎn)換器連接在所述直流母線上，或通過(guò)DC-AC轉(zhuǎn)換器連接在所述整流單元的輸入端或所述逆變單元的輸出端;所述交流電源通過(guò)AC-DC轉(zhuǎn)換器連接在所述直流母線上，或直接連接在所述整流單元的輸入端或所述逆變單元的輸出端。
[0013]如上所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的微網(wǎng)供電裝置，所述直流電源包括光伏發(fā)電機(jī)，所述交流電源包括燃料發(fā)電機(jī)和/或風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
[0014]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括:依次連接的風(fēng)力發(fā)電機(jī)和如上任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的微網(wǎng)供電裝置。
[0015]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及其微網(wǎng)供電裝置，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組未并網(wǎng)時(shí)，將微網(wǎng)供電裝置投切至風(fēng)力發(fā)電機(jī)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的負(fù)載之間，通過(guò)來(lái)自風(fēng)力發(fā)電機(jī)的較小的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的電能以為風(fēng)電機(jī)組上的負(fù)載供電，既保障了負(fù)載的長(zhǎng)時(shí)間的正常運(yùn)行，又節(jié)省了能源。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為示出本實(shí)用新型提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的微網(wǎng)供電裝置的一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)用場(chǎng)景圖；
[0017]圖2為示出本實(shí)用新型提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的微網(wǎng)供電裝置的另一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)用場(chǎng)景圖；
[0018]圖3為示出本實(shí)用新型提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的微網(wǎng)供電裝置中整流單元的一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)用場(chǎng)景圖；
[0019]圖4為示出本實(shí)用新型提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的微網(wǎng)供電裝置中整流單元的另一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)用場(chǎng)景圖；
[0020]圖5為示出本實(shí)用新型提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的微網(wǎng)供電裝置中第二開(kāi)關(guān)與負(fù)載連接處的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖6為示出本實(shí)用新型提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的微網(wǎng)供電裝置的又一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)用場(chǎng)景圖。
[0022]附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明:1-風(fēng)力發(fā)電機(jī);2-整流單元;3-直流母線；4-逆變單元;5-儲(chǔ)能單元;6-負(fù)載;7-第一開(kāi)關(guān);8-第二開(kāi)關(guān);9-直流電源；10-交流電源；11-發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)柜；12-低壓側(cè)開(kāi)關(guān)；13-配電變壓器。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例。
[0024]實(shí)施例一
[0025]如圖1所示，其為示出本實(shí)用新型提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的微網(wǎng)供電裝置的一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)用場(chǎng)景圖，圖中的虛線框中的部分代表微網(wǎng)供電裝置，該裝置包括:依次連接的整流單元2、直流母線3和逆變單元4;在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組未并網(wǎng)時(shí)，整流單元2的交流側(cè)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)I的輸出端連接，逆變單元4的交流側(cè)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的負(fù)載6連接。
[0026]由于天氣變化的無(wú)規(guī)律性，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組周圍的風(fēng)速有時(shí)候會(huì)很小，這時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)I的轉(zhuǎn)速較小(如風(fēng)力發(fā)電機(jī)I額定轉(zhuǎn)速的20 % -30 % )，其輸出功率無(wú)法達(dá)到并網(wǎng)發(fā)電的要求，從而無(wú)法通過(guò)并網(wǎng)電壓為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的負(fù)載6供電。在本實(shí)施例中，為了給風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)的機(jī)械、電子、電氣元件提供良好的環(huán)境條件，并提供其他必要的安全措施，該負(fù)載6包括但不限于環(huán)控系統(tǒng)(濕度、溫度、鹽霧)、消防、航空燈、航海燈、塔架照明、偏航及潤(rùn)滑、變槳和UPS等設(shè)備;在非并網(wǎng)時(shí)，需要對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)所有部件在不并網(wǎng)發(fā)電情況下完成通電調(diào)試，因此，該負(fù)載6還包括但不限于變流系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、機(jī)艙及柜體、海上特殊系統(tǒng)等。
[0027]在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組未并網(wǎng)時(shí)，將微網(wǎng)供電裝置投切至風(fēng)力發(fā)電機(jī)I與負(fù)載6之間。首先，利用整流單元2對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)I的較小的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的電能進(jìn)行整流，將不穩(wěn)定的帶有大量諧波的交流電轉(zhuǎn)化為直流電；然后，通過(guò)直流母線3，將直流電輸送給逆變單元4，逆變單元4將直流電轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定可用的交流電，以為負(fù)載6供電。在本實(shí)施例中，為負(fù)載6供電的交流電可以為50Hz或60Hz，電壓等級(jí)可根據(jù)不同國(guó)家和地區(qū)對(duì)負(fù)載6電壓的要求來(lái)確定。
[0028]進(jìn)一步的，在上述的微網(wǎng)供電裝置中，還包括儲(chǔ)能單元5，該儲(chǔ)能單元5連接直流母線3。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組未并網(wǎng)時(shí)，該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的微網(wǎng)供電裝置被投切至風(fēng)力發(fā)電機(jī)I與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的負(fù)載6之間。具體地，儲(chǔ)能單元5可設(shè)置在整流單元2的交流側(cè)、整流單元2的直流側(cè)或逆變單元4的交流側(cè)，但需要通過(guò)連接不同的電流轉(zhuǎn)換器以適應(yīng)交直流的轉(zhuǎn)換。例如，可將儲(chǔ)能單元5設(shè)置在整流單元2的交流側(cè)或逆變單元4的交流側(cè)時(shí)，可通過(guò)DC-AC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行直流與交流的轉(zhuǎn)化;將儲(chǔ)能單元5設(shè)置在整流單元2的直流側(cè)，可通過(guò)DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行直流與直流的轉(zhuǎn)化。在本實(shí)施例中，儲(chǔ)能單元5會(huì)儲(chǔ)存來(lái)自風(fēng)力發(fā)電機(jī)I的小轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的電能，并與風(fēng)力發(fā)電機(jī)I一起為負(fù)載6供電，當(dāng)風(fēng)速很小或臺(tái)風(fēng)天氣時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)I的轉(zhuǎn)速為零時(shí)，儲(chǔ)能單元5可單獨(dú)為負(fù)載6供電，以保證負(fù)載6能夠長(zhǎng)時(shí)間的正常工作。
[0029]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的微網(wǎng)供電裝置，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組未并網(wǎng)時(shí)，被投切至風(fēng)力發(fā)電機(jī)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的負(fù)載之間，并可進(jìn)一步通過(guò)儲(chǔ)能單元，儲(chǔ)存來(lái)自風(fēng)力發(fā)電機(jī)的較小的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的電能以為負(fù)載供電，既保障了負(fù)載的長(zhǎng)時(shí)間的正常運(yùn)行，又節(jié)省了能源。
[0030]實(shí)施例二
[0031]圖2為示出本實(shí)用新型提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的微網(wǎng)供電裝置的另一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)用場(chǎng)景圖，其可視為圖1的一種具體實(shí)現(xiàn)方式，如圖2所示，微網(wǎng)供電裝置包括:依次連接的整流單元2、直流母線3和逆變單元4;在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組未并網(wǎng)時(shí)，整流單元2的交流側(cè)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)I的輸出端連接，逆變單元4的交流側(cè)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的負(fù)載6連接，在上述微網(wǎng)供電裝中還包括連接直流母線3的儲(chǔ)能單元5。
[0032]在本實(shí)施例中，為了避免由于某一時(shí)刻風(fēng)速過(guò)大，風(fēng)力發(fā)電機(jī)I的輸出功率瞬間增大，威脅負(fù)載6的安全運(yùn)行，可預(yù)先將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片的迎風(fēng)角度調(diào)整到一個(gè)小角度，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)I能在較低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行(一般情況下低于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最低并網(wǎng)轉(zhuǎn)速)，同時(shí)這一措施也保證了微網(wǎng)供電裝置的安全運(yùn)行。
[0033]進(jìn)一步地，整流單元2的交流側(cè)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)I的輸出端之間設(shè)置有第一開(kāi)關(guān)7，以實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)供電裝置和風(fēng)力發(fā)電機(jī)I之間的投切。通常情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)I會(huì)通過(guò)發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)柜11與并網(wǎng)發(fā)電主回路中的變流器(圖中未示出)連接，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)I的轉(zhuǎn)速較小時(shí)，為了避免變流器消耗能量，可斷開(kāi)發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)柜11，使變流器與發(fā)電機(jī)繞組斷開(kāi)，此時(shí)閉合第一開(kāi)關(guān)7，風(fēng)力發(fā)電機(jī)I的能量可最大限度的輸出至微網(wǎng)供電裝置。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)I的轉(zhuǎn)速過(guò)低或不轉(zhuǎn)時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)I反而成了儲(chǔ)能單元5的負(fù)載6，此時(shí)，可斷開(kāi)第一開(kāi)關(guān)7，以防止風(fēng)力發(fā)電機(jī)I消耗電能。
[0034]如圖3所示，其為示出本實(shí)用新型提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)