CN110401216A - 一种双馈风电机组并网装置 - Google Patents
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Abstract
一种双馈风电机组并网装置，其包括：定子星/三角切换开关模块，其与双馈风电机组的定子连接，用于根据需要将双馈风电机组的定子的连接方式切换为星形连接或是三角连接；网侧断路器，其输入端与定子星/三角切换开关模块连接，输出端用于与电网连接；变流器模块，其与双馈风电机组的转子连接，并且还与网侧断路器的输入端连接；预充电模块，其连接在变流器模块与网侧断路器的输出端之间。本装置能够有效利用小风速时基于定子星接的双馈运行方案的优点(即小风工况效率高)，同时还有助于减少并网装置的成本。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，具体地说，涉及一种双馈风电机组并网装置。
背景技术
风力发电作为一种无污染、利用可再生资源的环保型发电方式，成为最具发展潜力的可再生能源技术之一。已成为世界各国竞相发展的热点和重点，市场前景广阔。
近年来，双馈感应发电机(doubly fed inductiongenerator，DFIG)在风力发电系统中得到广泛应用。双馈风力发电系统采用增速齿轮箱、双馈发电机和转子侧变流器的系统方案，由于整个风机的电气功率只有1/6左右经过变流器，因此，在高风速时具有高效率和输出电网谐波小等特点。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种双馈风电机组并网装置，所述并网装置包括：
定子星/三角切换开关模块，其与双馈风电机组的定子连接，用于根据需要将所述双馈风电机组的定子的连接方式切换为星形连接或是三角连接；
网侧断路器，其输入端与所述定子星/三角切换开关模块连接，输出端用于与电网连接；
变流器模块，其与所述双馈风电机组的转子连接，并且还与所述网侧断路器的输入端连接；
预充电模块，其连接在所述变流器模块与所述网侧断路器的输出端之间。
根据本发明的一个实施例，所述并网装置还包括：
网侧滤波器，其连接在所述变流器模块与网侧断路器之间；和/或，
机侧滤波器，其连接在所述变流器模块与双馈风电机组的转子之间。
根据本发明的一个实施例，所述并网装置还包括：
Crowbar电路，其输入端口与所述网侧滤波器与双馈风电机组的转子的公共连接端连接，输出端口与地连接。
根据本发明的一个实施例，所述并网装置还包括：
控制模块，其用于基于所述双馈风电机组的定子的连接模式，根据双馈风电机组的定子侧电压和电网相位生成相应的并网使能信号。
根据本发明的一个实施例，当所述双馈风电机组的定子的连接模式为星形连接模式时，所述控制模块配置为：
根据所述双馈风电机组的定子侧电压和电网相位生成分别生成第一d轴电压分量和第一q轴电压分量；
将所述第一d轴电压分量与第一预设d轴电压分量参考值进行比较，得到第一d轴电压比较结果；
将所述第一q轴电压分量与第一预设q轴电压分量参考值进行比较，得到第一q轴电压比较结果；
对所述第一q轴电压分量进行低通滤波，将滤波后的参数与第二预设q轴电压分量参考值进行比较，得到第二q轴电压比较结果；
根据所述星形连接模式所对应的星形连接状态信号，结合所述第一d轴电压比较结果、第一q轴电压比较结果和第二q轴电压比较结果，生成相应的并网使能信号。
根据本发明的一个实施例，如果所述第一d轴电压分量小于或等于所述第一预设d轴电压分量参考值，所述控制模块则配置为生成第一预设值，否则生成第二预设值。
根据本发明的一个实施例，
如果所述第一q轴电压分量小于或等于第一预设q轴电压分量参考值，所述控制模块则配置为生成第一预设值，否则生成第二预设值；且，
如果低通滤波后的第一q轴电压分量小于或等于第二预设q轴电压分量参考值，所述控制模块则配置为生成第一预设值，否则生成第二预设值。
根据本发明的一个实施例，所述第一预设值和第二预设值的取值为1或0且二者取值不同，所述星形连接模式所对应的星形连接状态信号为二进制信号，所述控制模块配置为通过对所述第一d轴电压比较结果、第一q轴电压比较结果、第二q轴电压比较结果和所述星形连接模式所对应的星形连接状态信号进行与操作，生成相应的并网使能信号。
根据本发明的一个实施例，当所述双馈风电机组的定子的连接模式为三角连接模式时，所述控制模块配置为：
根据所述双馈风电机组的定子侧电压和电网相位生成分别生成第二d轴电压分量和第二q轴电压分量；
计算所述第二d轴电压分量与电网电压的d轴分量的电压偏差绝对值，将所述电压偏差绝对值与第二预设d轴电压分量参考值进行比较，得到第二d轴电压比较结果；
将所述第二q轴电压分量与第三预设q轴电压分量参考值进行比较，得到第三q轴电压比较结果；
对所述第二q轴电压分量进行低通滤波，将滤波后的参数与第四预设q轴电压分量参考值进行比较，得到第四q轴电压比较结果；
根据所述三角连接模式所对应的三角连接状态信号，结合所述第二d轴电压比较结果、第三q轴电压比较结果和第四q轴电压比较结果，生成相应的并网使能信号。
根据本发明的一个实施例，如果所述电压偏差绝对值小于或等于所述第二预设d轴电压分量参考值，所述控制模块则配置为生成第一预设值，否则生成第二预设值。
根据本发明的一个实施例，
如果所述第三q轴电压分量小于或等于第三预设q轴电压分量参考值，所述控制模块则配置为生成第一预设值，否则生成第二预设值；且，
如果低通滤波后的第三q轴电压分量小于或等于第四预设q轴电压分量参考值，所述控制模块则配置为生成第一预设值，否则生成第二预设值。
根据本发明的一个实施例，所述第一预设值和第二预设值的取值为1或0且二者取值不同，所述三角连接模式所对应的三角连接状态信号为二进制信号，所述控制模块配置为通过对所述第二d轴电压比较结果、第三q轴电压比较结果、第四q轴电压比较结果和所述三角连接模式所对应的三角连接状态信号进行与操作，生成相应的并网使能信号。
相较于现有的双馈风电机组并网装置，本发明所提供的双馈风电机组并网装置能够有效利用小风速时基于定子星接的双馈运行方案的优点(即小风工况效率高)。同时，本并网装置将定子星/三角切换开关模块中的相应接触器来作为定子短接接触器。而由于定子星/三角切换开关模块中的接触器的额定电流只有原定子接触器额定电流的58％，因此在风电机组小风工况时，其功率一般为机组额定工况的1/3以下，而按目前市场情况，容量减小接近一半，那么接触器的价格将会至少减小一半以上，这样显然有助于减少并网装置的成本。
相比传统的双馈风电机组并网装置，为了保证网侧断路器的合分闸次数受限，变流器模块的工作模式增加了待命模式(即standby模式)。在待命模式中，变流器模块中的直流电压持续存在，除非超时，变流器模块并不会动作变流器模块中的IGBT等开关器件。在待命模式中，双馈电机的定子绕组一直处于断路带电状态，其对地存在电位差但是没有电流，因此此时机组不需要从电网吸收无功功率，同时也不会增加待机时的损耗。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：
图1是现有的双馈风电机组并网装置的结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的双馈风电机组并网装置的结构示意图；
图3是根据本发明一个实施例的双馈风电机组并网装置的状态转移示意图；
图4是根据本发明一个实施例的星形连接时的并网控制方式示意图；
图5是根据本发明一个实施例的三角连接时的并网控制方式示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。
另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
由于双馈风力发电系统采取高速双馈异步电机，其也因此存在诸多缺点。例如，由于双馈电机转差的限制，双馈风力发电系统最小并网转速通常大于机组最优叶尖速比转速，由此带来机组传动链损耗增加、风能捕捉能力下降的缺陷。此外，由于双馈电机定子直接与电网连接，因此双馈风力发电系统需要励磁，其铁损与绕组电压成正比关系，损耗大。
因此，如何在保留双馈机组现有优点并避免其缺点从而实现高效双馈风电机组发电一直是研究热点。目前，实现高效双馈风电机组发电有两种方式，一种是小风工况下基于定子短接的全功率变流方案，另一种是小风工况基于定子星接的双馈变流方案。
小风工况下基于定子短接的全功率变流方案包括：风力发电机(包含转子绕组以及定子绕组)；主断路器，其电耦接于定子绕组以及电网之间；双模切换模块，其电耦接于定子绕组，能够使风力发电系统于风速小一预设风速时执行全功率发电模式，于风速大于或等于预设风速时执行双馈发电模式；变换电路，其电耦接于转子绕组与主断路器之间；以及储能模块，其设置于主断路器及风力发电机之间，通过进行充电或放电之运作，以抑制不利于电网及风力发电系统的事件。
小风工况下基于定子短接的全功率变流方案由于需要在变流器柜内增加定子短接开关(其电流容量一般需1/3机组额定电流容量)，同时其定子并网接触器也需要1倍机组额定电流容量，因此会使得整个系统成本增加。在增加低风速时机组调速范围的情况下，由于机组所有功率都经过变流器系统，因此会增加变流器系统的损耗。
小风工况基于定子星接的双馈变流方案通常包括：控制单元、变流器、双馈发电机组和开关单元。双馈发电机组的定子中每相绕组中的绕组单元的首尾两端均引出发电机本体外部，并经开关单元连接至工频电网，转子则与变流器连接，控制单元分别与双馈发电机组和开关单元相连、用于根据风况或双馈发电机组的工作状态控制开关单元的切换状态以改变定子三相绕组的连接方式。该双馈变流系统具有结构简单、发电效率高等优点。
然而，基于定子星接的双馈变流方案由于需要在保留变流器内网侧接触器和定子接触器的同时，在风电机组机舱内增加定子接法切换开关，其电流容量一般需1倍机组额定电流容量，这样也就会使得整个系统的成本增加。
针对现有技术中所存在的上述问题，本发明提供了一种新的双馈风电机组并网装置。
图1示出了现有的双馈风电机组并网装置的结构示意图。
如图1所示，对于现有的双馈风电机组并网装置来说，其双馈电机的定子通过定子接触器来与网侧断路器连接，而网侧断路器则与电网连接。此外，变流器模块与双馈电机的转子连接，双馈电机的转子还与Crobar电路连接。同时，变流器模块通过预充电电路与电网连接，而变流器模块还通过网侧接触器和快熔器来与网侧断路器连接。
图2示出了本实施例所提供的双馈风电机组并网装置的结构示意图。
如图2所示，本实施例所提供的双馈风电机组并网装置201连接在双馈电机202与电网之间，其能够根据需要将双馈电机202与电网之间的电连接导通或断开。
具体地，本实施例中，双馈风电机组并网装置201优选地包括：定子星/三角切换开关模块301、网侧断路器302、机侧滤波器303、变流器模块304、预充电模块305、网侧滤波器306、快熔器307以及Crowbar电路308。
定子星/三角切换开关模块301与双馈风电机组202的定子连接，用于根据需要将双馈风电机组202的定子的连接方式切换为星形连接或是三角连接。即，定子星/三角切换开关模块301可以根据实际需要将双馈风电机组202的定子的连接方式由星形连接切换为三角连接，或是将将双馈风电机组202的定子的连接方式由三角连接切换为星形连接。
网侧断路器302的输入端与定子星/三角切换开关模块301连接，其输出端用于与电网连接。变流器模块303通过机侧滤波器303与双馈风电机组202的转子连接(即变流器模块303的交流测通过机侧滤波器303与双馈风电机组202的转子连接)，并且变流器模块303还通过网侧变流器303以及快熔器307与网侧断路器的输入端连接(即变流器模块303的直流侧通过网侧变流器303以及快熔器307与网侧断路器302的输入端连接)。
预充电模块305连接在变流器模块304与网侧断路器302的输出端之间。即，变流器模块304通过预充电模块305与电网连接。Crowbar电路308的输入端口与网侧滤波器303与双馈风电机组202的转子的公共连接端连接，输出端口与地连接。
本实施例中，双馈的风电机组并网装置还可以包括控制模块(图中未示出)。控制模块能够基于双馈风电机组的定子的连接模式(即星形连接或是三角连接)，来根据双馈风电机组的定子侧电压和电网相位生成相应的并网使能信号。
需要指出的是，在本发明的其它实施例中，机侧滤波器303、网侧滤波器306和/或Crowbar电路308可以根据实际需要进行选配，本发明不限于此。
为了更加清楚地阐述本实施例所提供的双馈风电机组并网装置的原理以及功能，以下结合图3所示的状态转移示意图来作进一步地说明。
如图3所示，本实施例中，双馈风电机组并网装置在上电后首先会在步骤S301中进行自检。其中，如果在步骤S301中自检成功(即并网装置不存在异常)，那么双馈风电机组并网装置则可以继续进行后续的正常并网操作；而如果在步骤S301中并未自检成功(即并网装置存在异常)，那么双馈风电机组并网装置则会进一步判断自检不成功的原因是由于存在第一类异常还是存在第二类异常。
其中，如果自检不成功的原因是并网装置存在第一类异常(例如严重过压或是严重过流等可能导致设备损坏的异常)，那么此时并网装置将会撤销机侧和网侧脉冲(这样变流器模块中的逆变电路以及整流电路均会处于非工作状态)，同时也会控制网侧断路器以及定子星/三角切换开关模块将会处于非工作状态。
而如果自检不成功的原因是并网装置存在第二类异常(例如并不会直接导致设备损坏的异常)，那么此时并网装置将会撤销机侧和网侧脉冲(这样变流器模块中的逆变电路以及整流电路均会处于非工作状态)，同时控制网侧断路器处于非工作状态。
如果在步骤S301中自检成功并且网侧断路器处于断开状态，那么此时双馈风电机组并网装置会在步骤S302中进入准备状态。而如果在在步骤S301中自检成功并且网侧断路器处于闭合状态，那么此时双馈风电机组并网装置会在步骤S311中进入撤销机侧和网侧脉冲，并等待并网指令。如果该并网装置后续接收到了并网指令，那么该方法则会执行步骤S306。
在准备状态中，如果双馈风电机组并网装置接收到了复位指令，那么此时双馈风电机组并网装置则会进行复位操作并返回步骤S301以重新进行自检。在准备状态中，如果双馈风电机组并网装置出现异常，那么此时双馈风电机组并网装置将会判断是存在第一类异常还是存在第二类异常。其中，出现第一类异常或是第二类异常的处理过程与上述未自检成功的相应内容类似，故在此不再对该部分内容进行赘述。
本实施例中，如果双馈风电机组并网装置在准备状态中接收到了启动网侧指令，那么此时双馈风电机组并网装置将会在步骤S303中控制预充电电路由非工作状态切换为工作状态，从而对变流器模块进行预充电。
在预充电过程中，如果变流器模块的直流侧电压满足预设条件(例如变流器模块的直流侧电压达到预设电压阈值)，那么此时双馈风电机组并网装置将会在步骤S304中进行网侧同步。当网侧同步完成后(例如网侧同步标志位由0变为1)，那么此时双馈风电机组并网装置将会继续在步骤S304中将网侧断路器合闸，这样如图2所示，变流器模块304则会通过通过网侧滤波器306以及快熔器307来与网侧断路器302连接。由于网侧断路器302此时处于闭合状态，因此变流器304与电网之间的电连接也就处于导通状态。
当网侧断路器302处于闭合后，双馈风电机组并网装置会在步骤S305中撤销网侧脉冲指令，并在等待预设时长(例如3s)后再启动网侧脉冲指令。通过撤销网侧脉冲指令，双馈风电机组并网装置能够控制变流器模块中的整流电路中的开关单元不再工作，此时变流器模块将会通过续流二极管来实现不可控整流(即在上述预设时长内变流器模块中的整流电路为不可控整流)。
当再次启动网侧脉冲指令时，双馈风电机组并网装置会使得并网装置在步骤S306中处于网侧并网运行状态(即变流器模块中的整流电路正常运行)。
当双馈风电机组并网装置处于网侧并网运行状态时，如果还接收到启动机侧指令并且双馈电机的转速达到预设转速(预设转速的具体取值可以根据实际需要合理配置)，那么此时双馈风电机组并网装置将会在步骤S307中进行机侧同步。随后，并网装置会在步骤S308中控制定子星/三角切换开关模块来将双馈风电机组的定子的连接方式切换为星形连接或是三角连接，从而将双馈风电机组的定子与网侧断路器之间的电连接导通。这样也就会使得双馈风电机组并网装置在步骤S308中将自身状态切换为并网发电状态。
在并网发电状态中，如果双馈风电机组并网装置接收到停机命令或是进入脱网转速或是装置出现第二类异常，那么此时双馈风电机组并网装置将会在步骤S309中降低双馈电机的转矩，并在转矩将为0后在步骤S310中降低网侧无功。
而如果自检成功后，网侧断路器处于合闸状态(即闭合状态)，那么双馈风电机组并网装置将会撤销机侧和网侧脉冲指令，等待并网指令。其中，如果接收到启动网侧指令，那么双馈风电机组并网装置则会执行步骤S306。本实施例中，如果双馈风电机组并网装置等待时长超过预设时长(例如30分钟)后仍未接收到并网指令，那么此时双馈风电机组并网装置优选地会控制网侧断路器断开。
本实施例中，在上述步骤S302至步骤S310中，双馈风电机组并网装置会持续判断并网装置是否存在响应超时或故障等桩。其中，如果存在，那么本实施例中，双馈风电机组并网装置将会判断是存在第一类异常还是存在第二类异常。其中，出现第一类异常或是第二类异常的处理过程与上述未自检成功的相应内容类似，故在此不再对该部分内容进行赘述。
可选地，在上述步骤S302至步骤S310中，双馈风电机组并网装置还会持续判断是否接收到停网侧变流器的指令。其中，如果接收到上述指令，那么本实施例中，双馈风电机组并网装置将会撤销机侧和网侧脉冲指令从而使得变流器模块中的整流电路和逆变电路均处于非工作状态，同时，双馈风电机组并网装置还会控制网侧断路器断开。
需要指出的是，在本发明的其它实施例中，根据实际需要，双馈风电机组并网装置的状态切换过程还可以为其它合理过程，本发明不限于此。
相比传统的双馈风电机组并网装置，为了保证网侧断路器的合分闸次数受限，变流器模块的工作模式增加了待命模式(即standby模式)。在待命模式中，变流器模块中的直流电压持续存在，除非超时，变流器模块并不会动作变流器模块中的IGBT等开关器件。在待命模式中，双馈电机的定子绕组一直处于断路带电状态，其对地存在电位差但是没有电流，因此此时机组不需要从电网吸收无功功率，同时也不会增加待机时的损耗。
相比传统双馈风电机组并网装置，本实施例所提出的双馈风电机组并网装置通过采集双馈发电机定子绕组的电子侧电网来实现双馈发电机的双模式并网。具体地，本实施例所提出的双馈风电机组并网装置优选地基于双馈风电机组的定子的连接模式，来根据双馈风电机组的定子侧电压和电网相位生成相应的并网使能信号。
具体地，当双馈风电机组的定子的连接模式为星形连接模式时，控制模块则会首先根据双馈风电机组的定子侧电压和电网相位生成分别生成第一d轴电压分量和第一q轴电压分量。
如图4所示，控制模块会首先会利用第一反相器401a和第二反相器401b分别对双馈电机的第一定子侧电压Usab和第二定子侧电压Usbc进行取反，并利用第一转换器402将第一定子侧电压和第二定子侧电压转换为一相应的向量。随后，控制模块会利用第一dq坐标转换器403以及第二转换器404来根据电网相位wt和上述向量来生成第一d轴电压分量和第一q轴电压分量。
随后，控制模块会将第一d轴电压分量与第一预设d轴电压分量参考值进行比较，得到第一d轴电压比较结果。控制模块还会将第一q轴电压分量与第一预设q轴电压分量参考值进行比较，得到第一q轴电压比较结果。此外，控制模块还会对第一q轴电压分量进行低通滤波，将滤波后的参数与第二预设q轴电压分量参考值进行比较，得到第二q轴电压比较结果。
具体地，如图4所示，本实施例中，控制模块会利用第一比较器405来判断第一d轴电压分量是否小于或等于第一预设d轴电压分量参考值。其中，如果第一d轴电压分量小于或等于第一预设d轴电压分量参考值，那么第一比较器405则会生成第一预设值，否则生成第二预设值。
上述第一预设值和第二预设值的取值为1或0且二者取值不同。具体地，本实施例中，上述第一预设值优选地配置为1，第二预设值优选地配置为0。
本实施例中，控制模块会利用第二比较器406来判断第一q轴电压分量是否小于或等于第一预设q轴电压分量参考值。其中，如果第一q轴电压分量小于或等于第一预设q轴电压分量参考值，第二比较器406则会生成第一预设值，否则会生成第二预设值。
同时，本实施例中，控制模块还会利用第一低通滤波器407对第一q轴电压分量进行低通滤波，并利用第三比较器408来将滤波后的参数与第二预设q轴电压分量参考值进行比较，以判断滤波后的参数是否小于或等于第二预设q轴电压分量参考值。其中，滤波后的参数小于或等于第二预设q轴电压分量参考值，那么第三比较器408则会生成第一预设值，否则会生成第二预设值。
在得到第一d轴电压比较结果、第一q轴电压比较结果和第二q轴电压比较结果后，本实施例中，控制模块会根据星形连接模式所对应的星形连接状态信号，结合第一d轴电压比较结果、第一q轴电压比较结果和第二q轴电压比较结果，生成相应的并网使能信号。
具体地，本实施例中，星形连接模式所对应的星形连接状态信号为二进制信号(例如为“01”)。控制模块会利用第一与门逻辑单元409来对第一d轴电压比较结果、第一q轴电压比较结果、第二q轴电压比较结果和星形连接模式所对应的星形连接状态信号进行与操作，从而生成相应的并网使能信号。
而当双馈风电机组的定子的连接模式为三角连接模式时，控制模块则会首先根据双馈风电机组的定子侧电压和电网相位生成分别生成第二d轴电压分量和第二q轴电压分量。
如图5所示，控制模块会首先会利用第三反相器501a和第四反相器501b分别对双馈电机的第一定子侧电压Usab和第二定子侧电压Usbc进行取反，并利用第三转换器502将取反后的第一定子侧电压和第二定子侧电压转换为一相应的向量。控制模块还会利用相位差信号发生器503来生成相应的相位差(例如2/3π)，随后在利用差分器504计算电网相位wt与上述相位差的差值(即wt-2/3π)。在得到上述向量以及相位差的差值后，控制模块505会利用第二dq坐标转换器505以及第四转换器506来根据上述向量以及相位差的差值来生成第二d轴电压分量和第二q轴电压分量。
随后，控制模块会计算第二d轴电压分量与电网电压的d轴分量的电压偏差绝对值，将上述电压偏差绝对值与第二预设d轴电压分量参考值进行比较，得到第二d轴电压比较结果。控制模块还会将上述第二q轴电压分量与第三预设q轴电压分量参考值进行比较，从而得到第三q轴电压比较结果。此外，控制模块还会对第二q轴电压分量进行低通滤波，并将滤波后的参数与第四预设q轴电压分量参考值进行比较，得到第四q轴电压比较结果；
具体地，如图5所示，本实施例中，控制模块会利用绝对值计算器507来计算电网电压的d轴分量与上述第二d轴电压分量的差值的绝对值，并利用第四比较器508来判断上述电压偏差绝对值是否小于或等于所述第二预设d轴电压分量参考值。其中，如果上述电压偏差绝对值小于或等于所述第二预设d轴电压分量参考值，第四比较器508则会生成第一预设值，否则会生成第二预设值。
本实施例中，控制模块会利用第五比较器509来判断第二q轴电压分量是否小于或等于第三预设q轴电压分量参考值。其中，如果第二q轴电压分量小于或等于第三预设q轴电压分量参考值，那么第五比较器509则会生成第一预设值，否则会生成第二预设值。
同时，本实施例中，控制模块还会利用第二低通滤波器510对第二q轴电压分量进行低通滤波，并利用第六比较器511来将滤波后的参数与第四预设q轴电压分量参考值进行比较，以判断滤波后的参数是否小于或等于第四预设q轴电压分量参考值。其中，滤波后的参数小于或等于第四预设q轴电压分量参考值，那么第六比较器511则会生成第一预设值，否则会生成第二预设值。
在得到第二d轴电压比较结果、第三q轴电压比较结果和第四q轴电压比较结果后，本实施例中，控制模块会根据三角连接模式所对应的三角连接状态信号，结合第二d轴电压比较结果、第三q轴电压比较结果和第四q轴电压比较结果，生成相应的并网使能信号。
具体地，本实施例中，三角连接模式所对应的星形连接状态信号为二进制信号(例如为“10”)。控制模块会利用第二与门逻辑单元512来对第二d轴电压比较结果、第三q轴电压比较结果、第四q轴电压比较结果和三角连接模式所对应的三角连接状态信号进行与操作，从而生成相应的并网使能信号。
从上述描述中可以看出，相较于现有的双馈风电机组并网装置，本发明所提供的双馈风电机组并网装置能够有效利用小风速时基于定子星接的双馈运行方案的优点(即小风工况效率高)。同时，本并网装置将定子星/三角切换开关模块中的相应接触器来作为定子短接接触器。而由于定子星/三角切换开关模块中的接触器的额定电流只有原定子接触器额定电流的58％，因此在风电机组小风工况时，其功率一般为机组额定工况的1/3以下，而按目前市场情况，容量减小接近一半，那么接触器的价格将会至少减小一半以上，这样显然有助于减少并网装置的成本。
应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构或处理步骤，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。
说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。
虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。
Claims (12)
1.一种双馈风电机组并网装置，其特征在于，所述并网装置包括：
定子星/三角切换开关模块，其与双馈风电机组的定子连接，用于根据需要将所述双馈风电机组的定子的连接方式切换为星形连接或是三角连接；
网侧断路器，其输入端与所述定子星/三角切换开关模块连接，输出端用于与电网连接；
变流器模块，其与所述双馈风电机组的转子连接，并且还与所述网侧断路器的输入端连接；
预充电模块，其连接在所述变流器模块与所述网侧断路器的输出端之间。
2.如权利要求1所述的并网装置，其特征在于，所述并网装置还包括：
网侧滤波器，其连接在所述变流器模块与网侧断路器之间；和/或，
机侧滤波器，其连接在所述变流器模块与双馈风电机组的转子之间。
3.如权利要求2所述的并网装置，其特征在于，所述并网装置还包括：
Crowbar电路，其输入端口与所述网侧滤波器与双馈风电机组的转子的公共连接端连接，输出端口与地连接。
4.如权利要求1～3中任一项所述的并网装置，其特征在于，所述并网装置还包括：
控制模块，其用于基于所述双馈风电机组的定子的连接模式，根据双馈风电机组的定子侧电压和电网相位生成相应的并网使能信号。
5.如权利要求4所述的并网装置，其特征在于，当所述双馈风电机组的定子的连接模式为星形连接模式时，所述控制模块配置为：
根据所述双馈风电机组的定子侧电压和电网相位生成分别生成第一d轴电压分量和第一q轴电压分量；
将所述第一d轴电压分量与第一预设d轴电压分量参考值进行比较，得到第一d轴电压比较结果；
将所述第一q轴电压分量与第一预设q轴电压分量参考值进行比较，得到第一q轴电压比较结果；
对所述第一q轴电压分量进行低通滤波，将滤波后的参数与第二预设q轴电压分量参考值进行比较，得到第二q轴电压比较结果；
根据所述星形连接模式所对应的星形连接状态信号，结合所述第一d轴电压比较结果、第一q轴电压比较结果和第二q轴电压比较结果，生成相应的并网使能信号。
6.如权利要求5所述的并网装置，其特征在于，
如果所述第一d轴电压分量小于或等于所述第一预设d轴电压分量参考值，所述控制模块则配置为生成第一预设值，否则生成第二预设值。
7.如权利要求5或6所述的并网装置，其特征在于，
如果所述第一q轴电压分量小于或等于第一预设q轴电压分量参考值，所述控制模块则配置为生成第一预设值，否则生成第二预设值；且，
如果低通滤波后的第一q轴电压分量小于或等于第二预设q轴电压分量参考值，所述控制模块则配置为生成第一预设值，否则生成第二预设值。
8.如权利要求5～7中任一项所述的并网装置，其特征在于，所述第一预设值和第二预设值的取值为1或0且二者取值不同，所述星形连接模式所对应的星形连接状态信号为二进制信号，所述控制模块配置为通过对所述第一d轴电压比较结果、第一q轴电压比较结果、第二q轴电压比较结果和所述星形连接模式所对应的星形连接状态信号进行与操作，生成相应的并网使能信号。
9.如权利要求4～8中任一项所述的并网装置，其特征在于，当所述双馈风电机组的定子的连接模式为三角连接模式时，所述控制模块配置为：
根据所述双馈风电机组的定子侧电压和电网相位生成分别生成第二d轴电压分量和第二q轴电压分量；
计算所述第二d轴电压分量与电网电压的d轴分量的电压偏差绝对值，将所述电压偏差绝对值与第二预设d轴电压分量参考值进行比较，得到第二d轴电压比较结果；
将所述第二q轴电压分量与第三预设q轴电压分量参考值进行比较，得到第三q轴电压比较结果；
对所述第二q轴电压分量进行低通滤波，将滤波后的参数与第四预设q轴电压分量参考值进行比较，得到第四q轴电压比较结果；
根据所述三角连接模式所对应的三角连接状态信号，结合所述第二d轴电压比较结果、第三q轴电压比较结果和第四q轴电压比较结果，生成相应的并网使能信号。
10.如权利要求8所述的并网装置，其特征在于，
如果所述电压偏差绝对值小于或等于所述第二预设d轴电压分量参考值，所述控制模块则配置为生成第一预设值，否则生成第二预设值。
11.如权利要求9或10所述的并网装置，其特征在于，
如果所述第三q轴电压分量小于或等于第三预设q轴电压分量参考值，所述控制模块则配置为生成第一预设值，否则生成第二预设值；且，
如果低通滤波后的第三q轴电压分量小于或等于第四预设q轴电压分量参考值，所述控制模块则配置为生成第一预设值，否则生成第二预设值。
12.如权利要求9～11中任一项所述的并网装置，其特征在于，所述第一预设值和第二预设值的取值为1或0且二者取值不同，所述三角连接模式所对应的三角连接状态信号为二进制信号，所述控制模块配置为通过对所述第二d轴电压比较结果、第三q轴电压比较结果、第四q轴电压比较结果和所述三角连接模式所对应的三角连接状态信号进行与操作，生成相应的并网使能信号。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112909989A (zh) * | 2019-12-04 | 2021-06-04 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种中压双馈风电机组及其控制方法 |
| CN113937803A (zh) * | 2020-06-29 | 2022-01-14 | 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 | 一种配电网以及一种发电系统 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102222939A (zh) * | 2011-06-28 | 2011-10-19 | 南车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种双馈风力发电机组网侧变流器的并网控制方法及装置 |
| US20140247021A1 (en) * | 2013-03-04 | 2014-09-04 | General Electric Company | Method and system for controlling switching frequency of a doubly-fed induction generator (dfig) |
| CN105162376A (zh) * | 2015-09-21 | 2015-12-16 | 南车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种双馈风电机组发电机控制方法及发电机 |
| CN105556116A (zh) * | 2013-09-05 | 2016-05-04 | 维斯塔斯风力系统集团公司 | 切换电构造时的风力涡轮机的速度管理 |
| CN105656073A (zh) * | 2014-11-13 | 2016-06-08 | 南车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种风力发电机变流器及其控制方法 |
| CN106058913A (zh) * | 2016-05-27 | 2016-10-26 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种风力发电机组及控制方法 |
| CN107465208A (zh) * | 2017-08-24 | 2017-12-12 | 上海大学 | 改进式双馈风力发电机系统及其控制方法 |
-
2018
- 2018-04-25 CN CN201810379294.1A patent/CN110401216B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102222939A (zh) * | 2011-06-28 | 2011-10-19 | 南车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种双馈风力发电机组网侧变流器的并网控制方法及装置 |
| US20140247021A1 (en) * | 2013-03-04 | 2014-09-04 | General Electric Company | Method and system for controlling switching frequency of a doubly-fed induction generator (dfig) |
| CN105556116A (zh) * | 2013-09-05 | 2016-05-04 | 维斯塔斯风力系统集团公司 | 切换电构造时的风力涡轮机的速度管理 |
| CN105656073A (zh) * | 2014-11-13 | 2016-06-08 | 南车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种风力发电机变流器及其控制方法 |
| CN105162376A (zh) * | 2015-09-21 | 2015-12-16 | 南车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种双馈风电机组发电机控制方法及发电机 |
| CN106058913A (zh) * | 2016-05-27 | 2016-10-26 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种风力发电机组及控制方法 |
| CN107465208A (zh) * | 2017-08-24 | 2017-12-12 | 上海大学 | 改进式双馈风力发电机系统及其控制方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112909989A (zh) * | 2019-12-04 | 2021-06-04 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种中压双馈风电机组及其控制方法 |
| CN113937803A (zh) * | 2020-06-29 | 2022-01-14 | 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 | 一种配电网以及一种发电系统 |
| CN113937803B (zh) * | 2020-06-29 | 2023-12-12 | 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 | 一种配电网以及一种发电系统 |
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