雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在能源短缺和環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，風(fēng)能作為最重要的替代能源之一引起了越來越多的重視，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了巨大的發(fā)展。目前，據(jù)資料顯示，隨著全國裝機(jī)容量逐漸增長，風(fēng)資源良好的風(fēng)電場基本上被劃分完畢，低風(fēng)速資源的風(fēng)電場已經(jīng)越來越受青睞，而且全國可利用的低風(fēng)速資源面積約占總風(fēng)能資源區(qū)的68%。
[0003]由于變換器額定功率以及可控電壓范圍的限制，導(dǎo)致現(xiàn)有雙饋發(fā)電機(jī)組在低風(fēng)速區(qū)間，不能低風(fēng)速并網(wǎng)運(yùn)行，直接降低了風(fēng)能的利用效率。對此，曾有人提出在低風(fēng)速區(qū)間，雙饋發(fā)電機(jī)機(jī)組運(yùn)行模式為鼠籠式發(fā)電模式，但是，本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn):
[0004]如何在鼠籠運(yùn)行模式下實現(xiàn)低電壓穿越是技術(shù)難點(diǎn)，但卻并沒有明確有效的解決方案。而現(xiàn)有的解決方法在低電壓穿越時，會觸發(fā)Crowbar泄放能量，與此同時，機(jī)側(cè)模塊需要停止工作幾十毫秒，這會造成系統(tǒng)無功不可控，因此很難實現(xiàn)低電壓穿越時，為電網(wǎng)提供無功功率支持。而且，甚至有些方案，還會吸收大量無功。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本實用新型實施例的目的在于提出一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，能夠在提高低風(fēng)速風(fēng)能利用率的同時使電網(wǎng)電壓跌落時直流母線電壓可控。
[0006]進(jìn)一步來講，本實用新型提出的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括:雙饋發(fā)電機(jī)、空氣斷路器、網(wǎng)側(cè)電抗器、網(wǎng)側(cè)功率變換器、機(jī)側(cè)功率變換器及機(jī)側(cè)電抗器;所述雙饋發(fā)電機(jī)的定子配置有定子并網(wǎng)接觸器和定子短接接觸器，所述空氣斷路器一端連接至電網(wǎng)，另一端分別與所述網(wǎng)側(cè)電抗器和電機(jī)定子的定子并網(wǎng)接觸器相連;所述網(wǎng)側(cè)功率變換器的一端與所述網(wǎng)側(cè)電抗器連接，另一端連接有直流母線和泄放電路;所述機(jī)側(cè)功率變換器的一端連接所述泄放電路，另一端連接所述機(jī)側(cè)電抗器的一端，所述機(jī)側(cè)電抗器的另一端連接于所述雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子。
[0007]可選地，在一些實施例中，所述泄放電路為斬波吸收電路，并聯(lián)在直流母線上;所述斬波吸收電路包括Rc功耗電阻、開關(guān)器件及其吸收電路。
[0008]可選地，在一些實施例中，所述吸收電路包含電阻Rs、二極管Ds及電容Cs，電阻Rs與二極管Ds并聯(lián)，且與電容Cs串聯(lián).
[0009]可選地，在一些實施例中，所述吸收電路包含電阻Rs、電容Cs及開關(guān)器件，電阻Rs與電容Cs串聯(lián)，與開關(guān)器件并聯(lián)。
[0010]可選地，在一些實施例中，所述泄放電路為Crowbar電路模塊，所述Crowbar電路模塊設(shè)置在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)回路。
[0011]可選地，在一些實施例中，所述網(wǎng)側(cè)功率變換器采用雙閉環(huán)設(shè)計，外環(huán)為電壓無功環(huán)，內(nèi)環(huán)為電流環(huán)。
[0012]可選地，在一些實施例中，所述直流母線電壓高于設(shè)置的閾值時，所述斬波吸收電路啟動，用于泄放直流側(cè)能量。
[0013]可選地，在一些實施例中，所述網(wǎng)側(cè)功率變換器的前饋系統(tǒng)用于控制所述斬波吸收電路的動作次數(shù)，并將泄放的電能回饋到電網(wǎng)上。
[0014]可選地，在一些實施例中，所述前饋系統(tǒng)還用于實時獲取機(jī)側(cè)功率變換器的流入或流出到網(wǎng)側(cè)功率變換器的電流，抑制直流母線電壓升高。
[0015]可選地，在一些實施例中，所述機(jī)側(cè)功率變換器用于根據(jù)電壓跌落的情況控制其電磁功率輸入，限制所述直流母線電壓的上升速度。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型實施例具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017]本實用新型的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，省去Crowbar泄放電阻，解決了Crowbar電路工作時，切換過程沖擊大，轉(zhuǎn)子側(cè)電流波形差，失去可控性等缺點(diǎn)；并且，采用鼠籠式發(fā)電運(yùn)行模式，在提高低風(fēng)速風(fēng)能利用率的同時，滿足電網(wǎng)電壓跌落時，直流母線電壓可控且發(fā)出一定的無功支撐電網(wǎng)恢復(fù)。另外，通過控制雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行模式來提高低風(fēng)速段的風(fēng)能利用率和發(fā)電量，同時滿足低風(fēng)速運(yùn)行區(qū)域的低電壓穿越技術(shù)要求，并且其成本較低，可靠性高。
【附圖說明】
[0018]構(gòu)成本實用新型實施例一部分的附圖用來提供對本實用新型實施例的進(jìn)一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0019]圖1為本實用新型實施例提供的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的電路原理示意圖；
[0020]圖2A為本實用新型實施例提供的一種斬波吸收電路原理示意圖；
[0021]圖2B為本實用新型實施例提供的另一種斬波吸收電路原理示意圖；
[0022]圖3為本實用新型實施例中網(wǎng)側(cè)功率變換器控制原理示意圖；
[0023]圖4為本實用新型實施例中機(jī)側(cè)功率變換器控制原理示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
[0025]需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0026]下面結(jié)合附圖，對本實用新型的各優(yōu)選實施例作進(jìn)一步說明:
[0027]參照圖1，其示出了本實施例提出的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理，該雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括:雙饋發(fā)電機(jī)、空氣斷路器、網(wǎng)側(cè)電抗器、網(wǎng)側(cè)功率變換器、機(jī)側(cè)功率變換器、以及機(jī)側(cè)電抗器。
[0028]如圖1所示，雙饋發(fā)電機(jī)的定子配置有定子并網(wǎng)接觸器和定子短接接觸器，空氣斷路器一端連接至電網(wǎng)，另一端分別與網(wǎng)側(cè)電抗器和電機(jī)定子的定子并網(wǎng)接觸器相連。網(wǎng)側(cè)功率變換器的一端與網(wǎng)側(cè)電抗器連接，另一端連接有直流母線和泄放電路。機(jī)側(cè)功率變換器的一端連接泄放電路，另一端連接機(jī)側(cè)電抗器的一端，機(jī)側(cè)電抗器的另一端連接于雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子。
[0029]其中，網(wǎng)側(cè)功率變換器的前饋系統(tǒng)用于控制斬波吸收電路的動作次數(shù)，并將泄放的電能回饋到電網(wǎng)上。作為一種可選的實施方式，上述實施例中，網(wǎng)側(cè)功率變換器采用雙閉環(huán)設(shè)計，外環(huán)為電壓無功環(huán)，內(nèi)環(huán)為電流環(huán)?？蛇x的是，直流母線電壓高于設(shè)置的閾值時，斬波吸收電路啟動，用于泄放直流側(cè)能量。
[0030]上述實施例中，機(jī)側(cè)功率變換器用于根據(jù)電壓跌落的情況控制其電磁功率輸入，限制直流母線電壓的上升速度，根據(jù)鼠籠發(fā)電機(jī)的特性來實現(xiàn)鼠籠電機(jī)的轉(zhuǎn)矩分量和磁鏈分量的解耦控制。
[0031]以圖1所示的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為例，其為寬風(fēng)速雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，可包括:電網(wǎng)，雙饋發(fā)電機(jī)，空氣斷路器K1，網(wǎng)側(cè)PWM功率變換器，機(jī)側(cè)PWM功率變換器，直流母線，du/dt電抗器L1、L2，定子并網(wǎng)接觸器KM1，定子短接接觸器KM2以及斬波吸收電路模塊等。
[0032]其中，空氣斷路器K1 一端與電網(wǎng)相連，另一端與網(wǎng)側(cè)PWM功率變換器和電機(jī)定子相連。定子連接有定子并網(wǎng)接觸器KM1以及定子短接接觸器KM2、網(wǎng)側(cè)PWM功率變換器與機(jī)側(cè)PWM功率變換器，并通過直流母線與斬波吸收電路相連。其中，du/dt電抗器一端與機(jī)側(cè)功率變換器交流出線相連。
[0033]上述實施例中，采用上述雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能有效提高風(fēng)能利用率和發(fā)電量的同時，滿足低風(fēng)速運(yùn)行區(qū)域的低電壓穿越技術(shù)要求，并且其成本較低，可靠性高。
[0034]作為一種可選的實施方式，上述實施例中，泄放電路可為斬波吸收(Chopper)電路。參照圖2A和圖2B，其為Chopper電路的電路原理示意圖，Chopper電路并聯(lián)在直流母線上，可選的是，Chopper電路可包括Rc功耗電阻、開關(guān)器件及其吸收電路。
[0035]可選的是，上述Chopper電路中，如圖2A所示，功耗電阻Rc與開關(guān)器件IGBT串聯(lián)，并接在直流母線上。其中，吸收電路可包含一個電阻Rs、二極管Ds及電容Cs，電阻Rs與二極管Ds并聯(lián)，且與電容Cs串聯(lián)。當(dāng)直流母線電壓高于一定閾值時，Chopper電路啟動，用于泄放直流側(cè)能量，以維持母線電壓在一定范圍內(nèi)。
[0036]可選的是，上述Chopper電路中，如圖2B所示，功耗電阻Rc與開關(guān)器件IGBT串聯(lián)，并接在直流母線上。其中，吸收電路可包含電阻Rs、電容Cs及開關(guān)器件，電阻Rs與電容Cs串聯(lián)，與開關(guān)器件并聯(lián)。當(dāng)直流母線電壓高于一定閾值時，Chopper電路啟動，用于泄放直流側(cè)能量，以維持母線電壓在一定范圍內(nèi)。
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