專利名稱：多風機并聯(lián)型風力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風力發(fā)電，特別是涉及一種多風機并聯(lián)型風力發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外風力發(fā)電系統(tǒng)大致分為兩大類 一類是以中小功率風機為主的 獨立運行的戶用或小團體用風力發(fā)電系統(tǒng)。主要用于無電區(qū)居民日常生活用 電。此系統(tǒng)與電網(wǎng)不相關(guān)聯(lián)，獨立運行。此類機型叫離網(wǎng)型風力發(fā)電機組。
另一類則是以大功率風力發(fā)電機組為主要機型，單臺風力發(fā)電機獨自產(chǎn)生 電能，然后由并網(wǎng)設(shè)備將電能并入電網(wǎng)，向電網(wǎng)提供電力，再由電網(wǎng)向用戶供 電。此類機型叫并網(wǎng)型風力發(fā)電機組。
目前國內(nèi)外并網(wǎng)風力發(fā)電機并入電網(wǎng)的基本型式是單臺風機分別由各自 的并網(wǎng)設(shè)備獨立并入電網(wǎng)。目前還沒有多臺風力發(fā)電機并聯(lián)后由同一臺并網(wǎng)設(shè) 備控制并網(wǎng)的機型。
并網(wǎng)風機功率一般都在300kW-3000kW之間，也已有5000kW風機在試 運行。當前并網(wǎng)型風力發(fā)電機組大多采取在風資源非常好的地區(qū)建設(shè)風電場的 方式建設(shè)。在歐洲一些國家如德國等國也有一些功率在30kW-250kW之間的分 散型中功率風力發(fā)電機并入電網(wǎng)，發(fā)電機機型為異步發(fā)電機。
當前國際國內(nèi)較為重視的是技術(shù)先進的大功率并網(wǎng)型系統(tǒng)，而功率在50—
300kW的中功率并網(wǎng)型系統(tǒng)應(yīng)用很少。但是適合建設(shè)大功率風電場的地域，在 全國范圍內(nèi)僅僅限于較少數(shù)幾個地帶。在當?shù)啬昶骄L速大于4. 5m/ s的地區(qū)， 就可以建設(shè)中功率并網(wǎng)風電機組。而年平均風速要達到6米/秒以上，才可以 建大功率并網(wǎng)風電機組。適合建設(shè)大功率風電場的地域，就內(nèi)陸而言，大約僅 占全國總面積的1/100。而我國60。％以上的地域適宜建設(shè)中功率多風機并聯(lián)型 并網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)。如果只建設(shè)大型風電場，則會使許多風能可利用資源無法 利用，將會造成對風能資源的極大浪費。是風能資源開發(fā)的誤區(qū)。
另外由于風力發(fā)電機組并網(wǎng)的前提條件是要有輸變電線路，大風機并網(wǎng)是
采用為風電場專門修建輸變電線路來解決輸電問題，還要修建專用公路，造價 較高。
再有對于功率在300kW以上的機組而言，由于風輪直徑大，機組間距又 相當遠，所以多臺并聯(lián)入網(wǎng)并沒有明顯的經(jīng)濟技術(shù)優(yōu)勢。但是對于2-50kW之 間的中小功率風機而言，如果每臺均單獨上網(wǎng)，則每臺風機均要具備并網(wǎng)設(shè)備， 由于并網(wǎng)設(shè)備中除功率器件大小不同外，其余電路和器件是基本相同的，所以 單臺風機功率越小，則每千瓦造價中分攤的并網(wǎng)成本就越高，因而造成經(jīng)濟效 益低下。而且器件越多，則可靠性越差。若多臺中、小功率風機并聯(lián)上網(wǎng)，則 可以使用較大功率備并網(wǎng)設(shè)備，不僅經(jīng)濟性好，而且可靠性大幅度提高。
到目前為止，我國國內(nèi)僅有2kW小型機組并網(wǎng)試驗機組，沒有中功率并 網(wǎng)機組，也沒有多風機并聯(lián)型并網(wǎng)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了當并網(wǎng)功率在300KW以下時，克服上述現(xiàn)有的單 臺風力發(fā)電機組各自單臺并入電網(wǎng)的技術(shù)相比存在的缺陷，而提供一種投資 少、效益高、可靠性高、維護方便的多風機并聯(lián)型風力發(fā)電系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)多風機并聯(lián)型風力發(fā)電系 統(tǒng)，其特征在于，包括至少兩臺風力發(fā)電機、 一臺控制裝置、 一臺并網(wǎng)逆變器， 所述的至少兩臺風力發(fā)電機分別連接有各自的整流器，各整流器與控制裝置相 互連接，所述的控制裝置與并網(wǎng)逆變器相互連接；所述的至少兩臺風力發(fā)電機 產(chǎn)生的三相交流電分別由各自的整流器變流為直流電流，各直流電流在控制裝 置中并聯(lián)，變成電壓脈動直流電流，該電壓脈動直流電流由控制裝置對其進行 最大功率跟蹤和對其電壓進行控制后輸送給并網(wǎng)逆變器，所述的控制裝置根據(jù)
輸送給并網(wǎng)逆變器的瞬時功率的大小及電網(wǎng)的運行狀態(tài)，指令并網(wǎng)逆變器產(chǎn)生 與電網(wǎng)頻率相同、相位相同的三相交流電，并輸送給電網(wǎng)。
所述的控制裝置包括可編程控制器、泄荷器，所述的可編程控制器通過開 關(guān)電路與泄荷器相互連接。
所述的至少兩臺風力發(fā)電機產(chǎn)生的三相交流電分別由各自的整流器變流 為420V 620V的直流電流。
所述的控制裝置將電壓脈動直流電流的電壓控制在DC620V以下，當上述 的電壓脈動直流電流超過DC620V時，所述的可編程控制器接通開關(guān)電路，調(diào) 控泄荷器的動作來釋放多余電量。
所述的并網(wǎng)逆變器產(chǎn)生與電網(wǎng)頻率相同、相位相同的380V三相交流電。 所述的風力發(fā)電機釆用中、小功率三相稀土永磁同步發(fā)電機。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明釆用的中、小功率并網(wǎng)風力發(fā)電機組相對于大型 風機組而言，對風資源條件要求較低，在當?shù)啬昶骄L速大于4. 5m / s的地區(qū)， 就可以建設(shè)中功率并網(wǎng)風電機組；而年平均風速要達到6米/秒以上，才可以 建大功率并網(wǎng)風電機組；并且立足于利用已有的城鄉(xiāng)電網(wǎng)的輸變電終端設(shè)施來
解決輸電問題，能大幅降低造價；目前我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)輸變電終端的變壓器一般 最小功率為50kW，大多在100-300kW之間，所以本發(fā)明并網(wǎng)功率范圍的選取， 可因地制易，不增加投資，因而造價低，建設(shè)周期短，不但可靠性高，而且價 格低，維護方便，適合國情。


圖l為本發(fā)明的原理框圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
本實施例選用上海萬德風力發(fā)電股份有限公司生產(chǎn)并出售的FD13 — 50/12 型50 kW風力發(fā)電機三臺和FK—200型200 kW控制裝置一臺，以及合肥陽光 電源有限公司生產(chǎn)并出售的WG200型200kW并網(wǎng)逆變器一臺。
FD13 — 50/12型風力發(fā)電機在風速大于3.5m/s時開始建壓發(fā)電，風機產(chǎn)生 的電能為額定功率50Kw，額定電壓380V的三相交流電，最大輸出功率為 60kW。
如圖1所示，本實施例包括三臺風力發(fā)電機1、 2、 3、控制裝置4、并網(wǎng) 逆變器5，三臺風力發(fā)電機1、 2、 3分別連接有整流器6、 7、 8，各整流器與 控制裝置4相互連接，所述的控制裝置4與并網(wǎng)逆變器5相互連接；三臺風力 發(fā)電機l、 2、 3產(chǎn)生的三相交流電分別由各自的整流器變流為直流電流，各直
流電流在控制裝置4中并聯(lián)，變成電壓脈動直流電流，該電壓脈動直流電流由 控制裝置4對其電壓進行控制后輸入給并網(wǎng)逆變器，所述的控制裝置4根據(jù)并 網(wǎng)逆變器5輸入功率的大小及電網(wǎng)9的運行狀態(tài)，指令并網(wǎng)逆變器產(chǎn)生與電網(wǎng) 頻率、相位相同的三相交流電，并輸送給電網(wǎng)9。
所述的控制裝置4包括可編程控制器10、泄荷器，所述的可編程控制器 IO通過開關(guān)電路與泄荷器相互連接；三臺風力發(fā)電機產(chǎn)生的三相交流電分別由 各自的整流器變流為420V 620V的直流電流；所述的控制裝置4將電壓脈動直 流電流的電壓控制在DC620V以下，當上述的電壓脈動直流電流超過DC620V 時，所述的可編程控制器10接通開關(guān)電路，泄荷器釋放多余電量；所述的并 網(wǎng)逆變器5產(chǎn)生與電網(wǎng)頻率、相位相同的380V三相交流電；風力發(fā)電機采用 中、小功率三相稀土永磁同步發(fā)電機。
各風力發(fā)電機產(chǎn)生的電能是電壓和頻率都在瞬態(tài)變化的三相交流電，要想 多風機并聯(lián)，又要低成本，則各臺風機分別整流后直流并聯(lián)為最佳方法。各臺 風機所生產(chǎn)的三相交流電經(jīng)過各自的整流器變流為420V—620V的直流電流， 然后在控制柜中進行并聯(lián)。
直流并聯(lián)后的電流變成了電壓脈動的直流電流。再由可編程控制器控制的 泄荷器(電阻性負載)的開關(guān)電路，系統(tǒng)整流并連后的總電壓超壓時，電路導(dǎo) 通，泄荷器泄放多余電量，達到對風機和太陽電池輸出的直流波動電壓自動控 制，完全可以使風機和太陽電池直流并聯(lián)后的直流波動電壓始終嚴格保持在 DC620V以下。
三臺風機并聯(lián)后的直流電流，由可編程控制器進行最大功率跟蹤分析后， 將所獲信息輸送給專用的并網(wǎng)逆變器。并網(wǎng)逆變器在可編程控制器控制的主控 下，按照輸入功率的大小，以及由電網(wǎng)變壓器上采集的電網(wǎng)瞬時頻率、各相電 的相位值、各相電的電壓值，來確定逆變器的輸出頻率、電壓、三相電各自的 相位，然后再由并網(wǎng)逆變器的變流電路(SPWM)將輸入的直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)榕c 電網(wǎng)頻率和相位完全相同的三相380V的交流電接入到電力變壓器上，再由電 力變壓器輸送給電網(wǎng)。
逆變器是將直流電變流為交流電的專用電力電子產(chǎn)品。通用型逆變器一般 其輸出頻率為固定的50Hz或60Hz恒頻不變。輸出電壓有AC 220V及AC 380V，
還有更高電壓制式的逆變器。
而風力發(fā)電并網(wǎng)逆變器其輸出頻率則是隨機可調(diào)控的，該逆變器可根據(jù)指
令，由變流電路(SPWM)將輸入的直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)榕c電網(wǎng)頻率和相位完全相 同的三相380V的交流電接入到電力變壓器上，再由電力變壓器輸送給電網(wǎng)。
權(quán)利要求
1.多風機并聯(lián)型風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括至少兩臺風力發(fā)電機、一臺控制裝置、一臺并網(wǎng)逆變器，所述的至少兩臺風力發(fā)電機分別連接有各自的整流器，各整流器與控制裝置相互連接，所述的控制裝置與并網(wǎng)逆變器相互連接；所述的至少兩臺風力發(fā)電機產(chǎn)生的三相交流電分別由各自的整流器變流為直流電流，各直流電流在控制裝置中并聯(lián)，變成電壓脈動直流電流，該電壓脈動直流電流由控制裝置對其進行最大功率跟蹤和對其電壓進行控制后輸送給并網(wǎng)逆變器，所述的控制裝置根據(jù)輸送給并網(wǎng)逆變器的瞬時功率的大小及電網(wǎng)的運行狀態(tài)，指令并網(wǎng)逆變器產(chǎn)生與電網(wǎng)頻率相同、相位相同的三相交流電，并輸送給電網(wǎng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多風機并聯(lián)型風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所 述的控制裝置包括可編程控制器、泄荷器，所述的可編程控制器通過開關(guān)電路 與泄荷器相互連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多風機并聯(lián)型風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所 述的至少兩臺風力發(fā)電機產(chǎn)生的三相交流電分別由各自的整流器變流為 420V 620V的直流電流。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多風機并聯(lián)型風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所 述的控制裝置將電壓脈動直流電流的電壓控制在DC620V以下，當上述的電壓 脈動直流電流超過DC620V時，所述的可編程控制器接通開關(guān)電路，調(diào)控泄荷 器的動作來釋放多余電量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多風機并聯(lián)型風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所 述的并網(wǎng)逆變器產(chǎn)生與電網(wǎng)頻率相同、相位相同的380V三相交流電。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的多風機并聯(lián)型風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 所述的風力發(fā)電機采用中、小功率三相稀土永磁同步發(fā)電機。
全文摘要
本發(fā)明涉及多風機并聯(lián)型風力發(fā)電系統(tǒng)，包括至少兩臺風力發(fā)電機、一臺控制裝置、一臺并網(wǎng)逆變器；所述的至少兩臺風力發(fā)電機產(chǎn)生的三相交流電分別由各自的整流器變流為直流電流，各直流電流在控制裝置中并聯(lián)，變成電壓脈動直流電流，該電壓脈動直流電流由控制裝置對其進行最大功率跟蹤和對其電壓進行控制后輸送給并網(wǎng)逆變器，所述的控制裝置根據(jù)輸送給并網(wǎng)逆變器的瞬時功率的大小及電網(wǎng)的運行狀態(tài)，指令并網(wǎng)逆變器產(chǎn)生與電網(wǎng)頻率相同、相位相同的三相交流電，并輸送給電網(wǎng)。與現(xiàn)有的單臺風力發(fā)電機組各自單臺并入電網(wǎng)的技術(shù)相比，功率在300KW以下時，本發(fā)明不但可靠性高，而且成本低，維護方便，適合我國農(nóng)網(wǎng)輸變電現(xiàn)狀。
文檔編號H02J3/38GK101363406SQ20071004469
公開日2009年2月11日 申請日期2007年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月8日
發(fā)明者賈大江 申請人:上海萬德風力發(fā)電股份有限公司