一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置及其方法，包括開關(guān)單元、維持單元、第一檢測(cè)電路和控制單元，所述開關(guān)單元與維持單元并聯(lián)后串接在風(fēng)力發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)接入點(diǎn)之間，所述控制單元接收第一檢測(cè)電路的檢測(cè)信號(hào)，并向開關(guān)單元和維持單元輸出控制信號(hào)。本發(fā)明公開的風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置及其方法，不需要改造現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，只需要將本發(fā)明公開的裝置串聯(lián)到風(fēng)力發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)接入點(diǎn)之間，就能使風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有電網(wǎng)故障穿越能力，改造方便；適用于失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)、雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)、直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)等各種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，適用范圍廣。
【專利說明】—種風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，特別是指一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為新能源發(fā)電的主要方式之一，而中國陸地上的風(fēng)能主要集中在西北、華北和東北，為盡可能多的利用風(fēng)能，同時(shí)減少對(duì)城市生活的影響，絕大多數(shù)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備設(shè)在偏遠(yuǎn)地區(qū)，但是偏遠(yuǎn)地區(qū)的電網(wǎng)較弱，容易發(fā)生各種短時(shí)間電網(wǎng)故障，例如電網(wǎng)電壓驟降或者電壓突然升高等。一旦出現(xiàn)短時(shí)間電網(wǎng)故障，就會(huì)使風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障停機(jī)，因此，時(shí)而發(fā)生的電網(wǎng)短時(shí)間故障導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)無法連續(xù)運(yùn)行，嚴(yán)重影響了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率，為了使風(fēng)力發(fā)電機(jī)能夠連續(xù)運(yùn)行，需要使風(fēng)力發(fā)電機(jī)具備短時(shí)間電網(wǎng)故障穿越的能力。
[0003]為了使風(fēng)力發(fā)電機(jī)具備短時(shí)間電網(wǎng)故障穿越能力，目前常采用的方案是改造現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)，但是，這種改造方案的過程復(fù)雜，需要同時(shí)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器、控制器等進(jìn)行改造，改造周期長(zhǎng)，費(fèi)用高，且針對(duì)失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)、雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)和直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)等都要各自進(jìn)行改造。另外，還有一種基于動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器(DVR)的改造方式，但是，這種方式所用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要增加其他附加設(shè)備，設(shè)備體積大，且補(bǔ)償功能(比如頻率變化、功率等級(jí))受到限制。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問題，提供了一種改造方便、適用范圍廣的風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置及其方法。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案:
[0006]一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置，包括開關(guān)單元、維持單元、第一檢測(cè)電路和控制單元，所述開關(guān)單元與維持單元并聯(lián)后串接在風(fēng)力發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)接入點(diǎn)之間，所述控制單元接收第一檢測(cè)電路的檢測(cè)信號(hào)，并向開關(guān)單元和維持單元輸出控制信號(hào)。
[0007]上述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置，其中，所述開關(guān)單元包括開關(guān)電路，所述開關(guān)電路包括功率開關(guān)Tl和功率開關(guān)T2，且功率開關(guān)Tl和功率開關(guān)T2反向并聯(lián)連接。
[0008]上述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置，其中，所述功率開關(guān)Tl和功率開關(guān)T2為半控型開關(guān)，且所述開關(guān)單元還包括與開關(guān)電路并聯(lián)的諧振電路。
[0009]上述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置，其中，所述諧振電路包括依次串聯(lián)的電容Cl、電阻R2、電感LI和晶閘管T3。
[0010]上述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置，其中，所述功率開關(guān)Tl和功率開關(guān)T2為全控型開關(guān)。
[0011]上述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置，其中，所述維持單元包括相互串聯(lián)的整流電路和逆變電路，且所述整流電路和逆變電路之間還連接卸放電路和電容C。[0012]本發(fā)明還提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置的電網(wǎng)故障穿越方法，包括以下步驟:
[0013]第一檢測(cè)電路檢測(cè)電網(wǎng)頻率和電網(wǎng)電壓；
[0014]控制單元根據(jù)第一檢測(cè)電路的檢測(cè)信號(hào)判斷電網(wǎng)是否故障；
[0015]若電網(wǎng)正常，控制單元輸出控制信號(hào)使開關(guān)單元處于閉合狀態(tài)，并控制維持單元停止工作；
[0016]若電網(wǎng)故障，控制單元輸出控制信號(hào)使開關(guān)單元處于關(guān)斷狀態(tài)，并控制維持單元輸出與正常電網(wǎng)相同的信號(hào)；
[0017]控制單元根據(jù)第一檢測(cè)電路的檢測(cè)信號(hào)判斷電網(wǎng)是否平衡；
[0018]若電網(wǎng)平衡，控制單元輸出控制信號(hào)使維持單元向電網(wǎng)輸送有功功率；
[0019]若電網(wǎng)不平衡，控制單元輸出控制信號(hào)使維持單元中向電網(wǎng)輸送無功功率。
[0020]上述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置的電網(wǎng)故障穿越方法，其中，電網(wǎng)故障是指電網(wǎng)頻率波動(dòng)值>5%電網(wǎng)額定頻率或電網(wǎng)電壓波動(dòng)值>10%電網(wǎng)額定電壓。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:不需要改造現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，只需要將本發(fā)明公開的裝置串聯(lián)到風(fēng)力發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)接入點(diǎn)之間，就能使風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有電網(wǎng)故障穿越能力，改造方便；適用于失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)、雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)、直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)等各種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，適用范圍廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置的電路示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置的電網(wǎng)故障穿越方法的流程圖。
[0026]其中:1.控制單元，2.第一檢測(cè)電路，3.第二檢測(cè)電路，4.維持單元，41.整流電路，42.卸放電路，43.逆變電路，5.開關(guān)單元，51.諧振電路，52.開關(guān)電路，6.電網(wǎng)接入點(diǎn)，
7.風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0028]如圖1所示，本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置，包括開關(guān)單元5、維持單元4、第一檢測(cè)電路2和控制單元I，所述開關(guān)單元I與維持單元4并聯(lián)后串接在風(fēng)力發(fā)電機(jī)7和電網(wǎng)接入點(diǎn)6之間，第一檢測(cè)電路2檢測(cè)電網(wǎng)頻率、電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流，控制單元I接收第一檢測(cè)電路2的檢測(cè)信號(hào)，并根據(jù)接收到的檢測(cè)信號(hào)向開關(guān)單元5和維持單元4輸出控制信號(hào)。另外，本發(fā)明提供的裝置還設(shè)有檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率和電流的第二檢測(cè)電路3。
[0029]如圖2所示，開關(guān)單元5包括開關(guān)電路52，開關(guān)電路52包括功率開關(guān)Tl和功率開關(guān)T2，且功率開關(guān)Tl和功率開關(guān)T2反向并聯(lián)連接；所述功率開關(guān)Tl和功率開關(guān)T2可以為全控型開關(guān)或半控型開關(guān)。若功率開關(guān)Tl和功率開關(guān)T2為半控型開關(guān)，開關(guān)單元5還應(yīng)包括與開關(guān)電路52并聯(lián)的諧振電路51，且諧振電路51包括依次串聯(lián)的電容Cl、電阻R2、電感LI和晶閘管T3。由于諧振電路51用于在半控型開關(guān)關(guān)斷時(shí)，使其電流瞬時(shí)為零并維持一段時(shí)間，因此電容Cl、電阻R2和電感LI的參數(shù)值應(yīng)與開關(guān)電路52的開關(guān)速度匹配。維持單元4包括相互串聯(lián)的整流電路41和逆變電路43，整流電路41為包含3個(gè)橋臂的三相橋式整流電路，逆變電路43為包含3個(gè)橋臂的三相橋式逆變電路，且所述整流電路41和逆變電路43之間還連接卸放電路42和電容C，卸放電路42由功率半導(dǎo)體器件S和電阻R組成。另外，為消除諧波，整流電路41的輸入側(cè)設(shè)有由電感L2和電容C2組成的LC濾波電路；所述逆變電路43的輸出側(cè)設(shè)有由電感L3和電容C3組成的LC濾波電路，或者由電感L3、電容C3和電阻R3組成的LRC濾波電路。
[0030]本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置的電網(wǎng)故障穿越方法，如圖3所示，第一檢測(cè)電路2檢測(cè)電網(wǎng)頻率、電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流，并向控制單元I輸出檢測(cè)信號(hào)，控制單元I接收第一檢測(cè)電路2的檢測(cè)信號(hào)，并根據(jù)該檢測(cè)信號(hào)來判斷電網(wǎng)是否故障。若電網(wǎng)頻率波動(dòng)值>5%電網(wǎng)額定頻率(50Hz)或電網(wǎng)電壓波動(dòng)值>10%電網(wǎng)額定電壓(中國風(fēng)力發(fā)電的電網(wǎng)額定電壓一般為690V)，則判定電網(wǎng)故障；否則，判定電網(wǎng)正常。若電網(wǎng)正常，控制單元I輸出控制信號(hào)使開關(guān)單元5處于閉合狀態(tài)，并控制維持單元5停止工作，于是風(fēng)力發(fā)電機(jī)7經(jīng)開關(guān)單元5與電網(wǎng)連接點(diǎn)6連接后向電網(wǎng)輸送電能。若電網(wǎng)故障，控制單元I輸出控制信號(hào)使開關(guān)單元5處于關(guān)斷狀態(tài)，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)7與電網(wǎng)連接點(diǎn)6通過開關(guān)單元5的連接斷開，并控制維持單元4中的逆變電路43輸出與正常電網(wǎng)相同的信號(hào)。接著，控制單元I根據(jù)第一檢測(cè)電路2的檢測(cè)信號(hào)判斷電網(wǎng)是否平衡，當(dāng)電網(wǎng)不平衡度大于8%時(shí)，判定電網(wǎng)不平衡；否則判定電網(wǎng)平衡。若電網(wǎng)平衡，控制單元I控制維持單元4向電網(wǎng)輸送有功功率，并使風(fēng)力發(fā)電機(jī)7產(chǎn)生的電能輸送到電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)7連續(xù)運(yùn)行；若電網(wǎng)不平衡，控制單元I控制維持單元4向電網(wǎng)輸送無功功率，這時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)7產(chǎn)生的電能雖然不輸送到電網(wǎng)，但是實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)7連續(xù)運(yùn)行，提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)7的運(yùn)行效率。這樣，即使電網(wǎng)發(fā)生時(shí)常發(fā)生短時(shí)間故障，風(fēng)力發(fā)電機(jī)7在電網(wǎng)故障時(shí)正常連續(xù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)故障穿越。
[0031]另外，當(dāng)?shù)谝粰z測(cè)電路2檢測(cè)到的電網(wǎng)電流異常，或者第二檢測(cè)電路3檢測(cè)到的風(fēng)力發(fā)電機(jī)7的功率或電流異常，控制單元I將控制本發(fā)明提供的裝置停止工作。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:不需要改造現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)7，只需要將本發(fā)明公開的裝置串聯(lián)到風(fēng)力發(fā)電機(jī)7和電網(wǎng)接入點(diǎn)6之間，就能使風(fēng)力發(fā)電機(jī)7具有電網(wǎng)故障穿越能力，改造方便；適用于失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)、雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)、直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)等各種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，適用范圍廣。
[0033]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置，其特征在于，包括開關(guān)單元、維持單元、第一檢測(cè)電路和控制單元，所述開關(guān)單元與維持單元并聯(lián)后串接在風(fēng)力發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)接入點(diǎn)之間，所述控制單元接收第一檢測(cè)電路的檢測(cè)信號(hào)，并向開關(guān)單元和維持單元輸出控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置，其特征在于，所述開關(guān)單元包括開關(guān)電路，所述開關(guān)電路包括功率開關(guān)Tl和功率開關(guān)T2，且功率開關(guān)Tl和功率開關(guān)T2反向并聯(lián)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置，其特征在于，所述功率開關(guān)Tl和功率開關(guān)T2為半控型開關(guān)，且所述開關(guān)單元還包括與開關(guān)電路并聯(lián)的諧振電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置，其特征在于，所述諧振電路包括依次串聯(lián)的電容Cl、電阻R2、電感LI和晶閘管T3。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置，其特征在于，所述功率開關(guān)Tl和功率開關(guān)T2為全控型開關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置，其特征在于，所述維持單元包括相互串聯(lián)的整流電路和逆變電路，且所述整流電路和逆變電路之間還連接卸放電路和電容C。
7.—種如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置的電網(wǎng)故障穿越方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一檢測(cè)電路檢測(cè)電網(wǎng)頻率和電網(wǎng)電壓； 控制單元根據(jù)第一檢測(cè)電路的檢測(cè)信號(hào)判斷電網(wǎng)是否故障； 若電網(wǎng)正常，控制單元輸出控制信號(hào)使開關(guān)單元處于閉合狀態(tài)，并控制維持單元停止工作； 若電網(wǎng)故障，控制單元輸出控制信號(hào)使開關(guān)單元處于關(guān)斷狀態(tài)，并控制維持單元中的逆變電路輸出與正常電網(wǎng)相同的信號(hào)； 控制單元根據(jù)第一檢測(cè)電路的檢測(cè)信號(hào)判斷電網(wǎng)是否平衡； 若電網(wǎng)平衡，控制單元輸出控制信號(hào)使維持單元向電網(wǎng)輸送有功功率； 若電網(wǎng)不平衡，控制單元輸出控制信號(hào)使維持單元向電網(wǎng)輸送無功功率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)電網(wǎng)故障穿越裝置的電網(wǎng)故障穿越方法，其特征在于:電網(wǎng)故障是指電網(wǎng)頻率波動(dòng)值>5%電網(wǎng)額定頻率或電網(wǎng)電壓波動(dòng)值>10%電網(wǎng)額定電壓。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK103701149SQ201310719063
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
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