CN112909989A - 一种中压双馈风电机组及其控制方法 - Google Patents

一种中压双馈风电机组及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种中压双馈风电机组，包括双馈发电机、变流器、隔离变压器、网侧开关、主开关和定子开关；双馈发电机的定子绕组依次经定子开关和主开关与电网直接相连；双馈发电机的转子绕组依次经变流器、网侧开关和隔离变压器与主开关相连。本发明还公开了控制方法，包括：S01、检测直流母线电压和双馈发电机定子开路电压；S02、当直流母线电压达到预充电阀值Vcha时，断开主开关，闭合网侧开关；S03、当直流母线电压达到正常运行最低阀值Vrat时，启动变流器，控制双馈发电机与电网同步；S04、当定子开路电压与电网电压之间的差值在预设阀值内，闭合定子开关和主开关，风电机组运行。本发明的风电机组及方法均具有结构简单、成本低、发电效率高等优点。

Description

一种中压双馈风电机组及其控制方法
技术领域
本发明主要涉及风力发电技术领域，特指一种中压双馈风电机组及其控制方法。
背景技术
目前传统的风电机组都配套全容量的升压变压器，升压变压器不仅使风电机组成本上升，还会增加系统损耗，降低系统效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、成本低的中压双馈风电机组，并相应提供一种操作简便、安全可靠的控制方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种中压双馈风电机组，包括双馈发电机、变流器、隔离变压器、网侧开关、主开关和定子开关；所述双馈发电机的定子绕组依次经定子开关和主开关与电网直接相连；所述双馈发电机的转子绕组与所述变流器的一端相连，所述变流器的另一端经网侧开关与所述隔离变压器的一端相连，所述隔离变压器的另一端与主开关和定子开关的连接点相连。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述双馈发电机的定子绕组为中压绕组。
所述中压绕组的电压等级为10kV或35kV。
所述网侧开关为接触器。
所述定子开关为接触器。
所述主开关为断路器。
所述主开关与电网之间安装有隔离开关。
所述主开关与电网之间安装有接地开关。
本发明还公开了一种基于如上所述的中压双馈风电机组的控制方法，包括步骤：
S01、检测中压双馈风电机组的直流母线电压和双馈发电机定子开路电压；
S02、判断直流母线电压是否达到预充电阀值Vcha；当直流母线电压达到预充电阀值Vcha时，断开主开关，同时闭合网侧开关；
S03、当直流母线电压达到正常运行最低阀值Vrat时，启动变流器，控制双馈发电机与电网同步；
S04、判断定子开路电压与电网电压的差值是否在预设阀值内；当定子开路电压与电网电压之间的差值在预设阀值内，则闭合定子开关和主开关，风电机组运行。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的的双馈发电机的定子绕组直接并入至风电场的配电网，不需要全容量的配套升压变压器，仅只需要在变流器与电网之间安装一个容量为风电机组容量1/3的隔离变压器，使转子与定子的并网点分开，提升定子并网电压，成本低；另外，上述结构降低了风电机组主电路电流，减少风电机组系统电气损耗，提高风电机组发电效率。双馈发电机的定子绕组电缆为中压绕组；中压绕组的电压等级为10kV或35kV，从而进一步降低成本。
附图说明
图1为本发明的风电机组在实施例的电气拓扑结构图。
图2为本发明的方法在实施例的流程图。
图中标号表示：1、双馈发电机；2、变流器；3、网侧开关；4、隔离变压器；5、主开关；6、定子开关；7、叶片；8、主轴；9、高速齿轮箱；10、联轴器。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，本实施例的中压双馈风电机组，包括双馈发电机1、变流器2、隔离变压器4、网侧开关3、主开关5和定子开关6；其中双馈发电机1依次经联轴器10、调整齿轮箱和主轴8与叶片7相连；双馈发电机1的定子绕组依次经定子开关6和主开关5与电网直接相连；双馈发电机1的转子绕组与变流器2的一端相连，变流器2的另一端经网侧开关3与隔离变压器4的一端相连，隔离变压器4的另一端与主开关5和定子开关6的连接点相连。本发明的的双馈发电机1的定子绕组直接并入至风电场的配电网，不需要全容量的配套升压变压器，仅只需要在变流器2与电网之间安装一个容量为风电机组容量1/3的隔离变压器4，电成本低；其中隔离变压器4的功能是将中压等级的电网电压降压至低压电压等级，使双馈风电机组变流器仅采用低压变流器即可；转子与定子的并网点分开，提升定子并网电压；另外，上述结构降低了风电机组主电路电流，减少风电机组系统电气损耗，提高风电机组发电效率。
本实施例中，双馈发电机1的定子绕组电缆为中压绕组；中压绕组的电压等级为10kV或35kV，从而进一步降低成本。
本实施例中，网侧开关3为接触器；定子开关6为接触器；主开关5为断路器。当然，在其它实施例中，也可以用其它开关元件来代替上述的接触器或断路器。
中压双馈型风电机组运行原理，风电机组叶片7通过高速齿轮箱9驱动高速双馈发电机1(异步发电机)，双馈异步发电机定子绕组为中压绕组(电压等级为10kV或35kV)，定子绕组通过定子开关6与电网连接；双馈异步发电机转子绕组连接AC/DC-DC/AC四象限运行变流器2，变流器2网侧依次通过网侧接触器和隔离变压器4(容量仅为风电机组容量的1/3)与电网连接；在电网进线处安装隔离开关和接地开关，保证风电机组在维护作业状态下的人员安全。
如图2所示，本发明还公开了一种基于如上所述的中压双馈风电机组的控制方法，包括步骤：
S01、检测中压双馈风电机组的直流母线电压和双馈发电机1定子开路电压；
S02、判断直流母线电压是否达到预充电阀值Vcha；当直流母线电压达到预充电阀值Vcha时，断开主开关5，同时闭合网侧开关3；
S03、当直流母线电压达到正常运行最低阀值Vrat时，启动变流器2，控制双馈发电机1与电网同步；
S04、判断定子开路电压与电网电压的差值是否在预设阀值内；当定子开路电压与电网电压之间的差值在预设阀值内，则闭合定子开关6和主开关5，风电机组运行。
本发明的控制方法、操作简便、保障风电机组的正常运行。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种中压双馈风电机组，其特征在于，包括双馈发电机(1)、变流器(2)、隔离变压器(4)、网侧开关(3)、主开关(5)和定子开关(6)；所述双馈发电机(1)的定子绕组依次经定子开关(6)和主开关(5)与电网直接相连；所述双馈发电机(1)的转子绕组与所述变流器(2)的一端相连，所述变流器(2)的另一端经网侧开关(3)与所述隔离变压器(4)的一端相连，所述隔离变压器(4)的另一端与主开关(5)和定子开关(6)的连接点相连。
2.根据权利要求1所述的中压双馈风电机组，其特征在于，所述双馈发电机(1)的定子绕组为中压绕组。
3.根据权利要求2所述的中压双馈风电机组，其特征在于，所述中压绕组的电压等级为10kV或35kV。
4.根据权利要求1或2或3所述的中压双馈风电机组，其特征在于，所述网侧开关(3)为接触器。
5.根据权利要求1或2或3所述的中压双馈风电机组，其特征在于，所述定子开关(6)为接触器。
6.根据权利要求1或2或3所述的中压双馈风电机组，其特征在于，所述主开关(5)为断路器。
7.根据权利要求1或2或3所述的中压双馈风电机组，其特征在于，所述主开关(5)与电网之间安装有隔离开关。
8.根据权利要求1或2或3所述的中压双馈风电机组，其特征在于，所述主开关(5)与电网之间安装有接地开关。
9.一种基于权利要求1至8中任意一项所述的中压双馈风电机组的控制方法，其特征在于，包括步骤：
S01、检测中压双馈风电机组的直流母线电压和双馈发电机(1)定子开路电压；
S02、判断直流母线电压是否达到预充电阀值Vcha；当直流母线电压达到预充电阀值Vcha时，断开主开关(5)，同时闭合网侧开关(3)；
S03、当直流母线电压达到正常运行最低阀值Vrat时，启动变流器(2)，控制双馈发电机(1)与电网同步；
S04、判断定子开路电压与电网电压的差值是否在预设阀值内；当定子开路电压与电网电压之间的差值在预设阀值内，则闭合定子开关(6)和主开关(5)，风电机组运行。
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