CN113937803B - 一种配电网以及一种发电系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种发电系统，包括：转子绕线式发电机；由网侧变流器，中间直流电路以及机侧变流器构成的变流器模块；预充电模块；分别与网侧变流器以及网侧断路器的第二端连接的滤波电抗器；第一端与网侧断路器的第二端连接，第二端分别与滤波电容模块以及转子绕线式发电机连接的定子接触器；滤波电容模块；网侧断路器；控制模块，用于实现发电系统的发电控制，并且，在进行并网时，控制模块在控制预充电模块为中间直流电路进行预充电之后，先闭合网侧断路器再闭合定子接触器，在进行脱网时，断开网侧断路器之前先断开定子接触器。应用本申请的方案，降低了发电系统的实施成本。本申请还提供了一种配电网，具有相应效果。

Description

一种配电网以及一种发电系统

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种配电网以及一种发电系统。

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，是最具发展潜力的可再生能源技术之一，前景广阔。并且，近年来，转子绕线式发电机，特别是DFIG(DoublyFed Induction Generator，双馈感应发电机)在风力发电系统中得到了广泛应用，由于整个发电机的电气功率只有1/6左右经过变流器所在支路，因此，在高风速时具有高效率和输出电网谐波小等特点。而随着新能源平价上网的要求，降低风力发电的发电成本是重要的研究热点之一。

双馈感应发电机的转子需要通过背靠背四象限变流器与电网连接，因此在通常情况下，电网侧变流器需要网侧接触器与电网实现断开和连接，电网侧变流器发出的脉冲电压和高频电流谐波则需要正弦波滤波器滤除，如果取消该网侧接触器，由于正弦波滤波器中的电容器组与电网保持连接，会导致变流器不工作时，机组输出的容性无功功率就不可控，需要增加滤波电容接触器，以便隔离电容组与电网。

例如图1为常用的含网侧接触器的双馈风电变流器的主电路拓扑原理示意图，设置有网侧接触器。在正常启动时，先闭合网侧断路器，预充电单元给背靠背四象限变流器中的直流电容充电，然后闭合网侧接触器，实现网侧变流器的并网，最后闭合定子接触器，实现发电机的并网。而正常脱网时，先断开定子接触器，由于网侧电容需要与电网隔离，接着需要断开网侧接触器。

图2则为一种不含网侧接触器的双馈风电变流器的主电路拓扑原理示意图。在正常启动时，预充电单元首先给背靠背四象限变流器中的直流电容充电，接着闭合滤波电容接触器，然后再闭合网侧断路器，实现网侧变流器并网，最后再运行机侧变流器，闭合定子接触器，实现发电机并网。正常脱网时，先断开定子接触器，再断开滤波电容接触器，实现滤波电容组与电网隔离。虽然图2相较于图1取消了网侧接触器，但同时增加了滤波电容组的支路的接触器开关，即需要设置滤波电容接触器，虽然滤波电容接触器所在支路通过的电流较小，即滤波电容接触器成本会低于网侧接触器，但还没有做到完全取消网侧接触器。

综上所述，如何有效地降低基于转子绕线式发电机的发电系统的成本，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种配电网以及一种发电系统，以有效地降低基于转子绕线式发电机的发电系统的成本。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种发电系统，包括：

转子绕线式发电机；

由网侧变流器，中间直流电路以及机侧变流器依次连接而构成的变流器模块；

输入端分别与电网以及网侧断路器的第一端连接，输出端与所述中间直流电路连接的预充电模块；

分别与所述网侧变流器以及所述网侧断路器的第二端连接的滤波电抗器；

第一端与所述网侧断路器的第二端连接，第二端分别与滤波电容模块以及所述转子绕线式发电机连接的定子接触器；

所述滤波电容模块；

所述网侧断路器；

控制模块，用于控制所述变流器模块，所述预充电模块，所述定子接触器以及所述网侧断路器以实现发电系统的发电控制，并且，在进行并网时，所述控制模块在控制所述预充电模块为所述中间直流电路进行预充电之后，先闭合所述网侧断路器再闭合所述定子接触器，在进行脱网时，断开所述网侧断路器之前先断开所述定子接触器。

优选的，所述转子绕线式发电机为双馈感应发电机。

优选的，所述双馈感应发电机为用于进行风力发电的双馈感应发电机。

优选的，还包括：

分别与所述转子绕线式发电机以及所述机侧变流器连接的滤波模块；

分别与所述滤波电抗器以及所述网侧断路器的第二端连接的熔断器。

优选的，在进行脱网时，所述控制模块具体用于：

接收脱网指令之后，降低所述转子绕线式发电机的转矩直至小于等于预设的转矩阈值；

降低所述转子绕线式发电机的无功功率直至小于等于预设的无功功率阈值；

断开所述定子接触器；

接收停网侧变流器命令，并进入预设的standby模式；其中，在所述standby模式时，所述控制模块停止所述机侧变流器以及所述网侧变流器的运行；

当进入standby模式之后的第一时长内接收到启动网侧命令时，运行所述网侧变流器；

当进入standby模式之后的第一时长内未接收到启动网侧命令时，断开所述网侧断路器。

优选的，所述控制模块还用于：

在断开所述定子接触器之后，当接收到停机侧变流器命令时，停止所述机侧变流器的运行，并且保持所述网侧变流器的运行。

优选的，所述控制模块还用于：

在上电并且检测出所述变流器模块无异常之后，判断所述网侧断路器是否处于闭合状态；

如果是，则进入所述standby模式；

如果否，则进入准备状态，并在准备状态下接收到启动网侧命令时，触发所述发电系统的并网进程。

优选的，所述控制模块还用于：

在进入所述standby模式之后的第一时长内，检测出所述发电系统故障时，进入故障模式；

其中，在所述故障模式时，如果所述发电系统处于第一故障等级，则停止所述机侧变流器的运行，停止所述网侧变流器的运行，关断所述定子接触器以及所述网侧断路器；如果所述发电系统处于第二故障等级，则停止所述机侧变流器的运行，停止所述网侧变流器的运行，关断所述定子接触器。

优选的，所述控制模块还用于：

在控制所述发电系统进行并网时，在闭合所述定子接触器之前，基于定子电压进行所述转子绕线式发电机的转子位置的校正；在闭合所述定子接触器之后，基于定子无功功率进行所述转子绕线式发电机的转子位置的校正。

一种配电网，包括上述任一项所述的发电系统。

应用本发明实施例所提供的技术方案，将滤波电容模块设置在定子接触器与转子绕线式发电机的连接端，从而使得本申请的发电系统可以无需配置网侧接触器。具体的，本申请的发电系统由转子绕线式发电机，变流器模块，预充电模块，滤波电抗器，定子接触器，滤波电容模块，网侧断路器以及控制模块构成，在进行并网时，控制模块在控制预充电模块为中间直流电路进行预充电之后，先闭合网侧断路器再闭合定子接触器，可以实现转子绕线式发电机的并网。而在进行脱网时，断开网侧断路器之前先断开定子接触器，由发电系统的结构可以看出，断开了定子接触器，便可以实现滤波电容模块与电网的隔离。因此，本申请的方案在保障了基于转子绕线式发电机的发电系统的原有功能的基础上，简化了发电系统的拓扑，即减少了一个网侧接触器，有利于降低发电系统的实施成本。此外，本申请的方案中，经过定子接触器的电流较传统方案小。因此，在部分场合中，本申请的方案便可以使用更低成本的定子接触器，也就有利于进一步地降低本申请方案的实施成本。

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使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为常用的含网侧接触器的双馈风电变流器的主电路拓扑原理示意图；

图2为一种不含网侧接触器的双馈风电变流器的主电路拓扑原理示意图；

图3为本发明中发电系统的一种结构示意图；

图4为本发明中一种发电系统的另一种结构示意图；

图5为一种具体实施方式中的发电系统的状态切换示意图；

图6a为闭合定子接触器之前的定子电压幅值调整原理图；

图6b为闭合定子接触器之前的转子位置调整原理图；

图6c为闭合定子接触器之后的定转子位置调整原理图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种发电系统，有利于降低发电系统的实施成本。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图3，图3为本发明中一种发电系统的结构示意图，该发电系统可以包括：

转子绕线式发电机；

由网侧变流器M3，中间直流电路M2以及机侧变流器M1依次连接而构成的变流器模块；

输入端分别与电网以及网侧断路器Q1的第一端连接，输出端与中间直流电路M2连接的预充电模块10；

分别与网侧变流器M3以及网侧断路器Q1的第二端连接的滤波电抗器L2；

第一端与网侧断路器Q1的第二端连接，第二端分别与滤波电容模块C1以及转子绕线式发电机连接的定子接触器K1；

滤波电容模块C1；

网侧断路器Q1；

控制模块，用于控制变流器模块，预充电模块10，定子接触器K1以及网侧断路器Q1以实现发电系统的发电控制，并且，在进行并网时，控制模块在控制预充电模块10为中间直流电路M2进行预充电之后，先闭合网侧断路器Q1再闭合定子接触器K1，在进行脱网时，断开网侧断路器Q1之前先断开定子接触器K1。

具体的，转子绕线式发电机的具体类型可以根据需要进行设定和调整，但在实际应用中，由于双馈感应发电机DFIG的广泛应用，因此，本发明的转子绕线式发电机通常可以选取为双馈感应发电机。本申请图3以及图4的实施方式中，转子绕线式发电机均选取的是DFIG。DFIG可以通过独立控制的转子励磁电流解耦有功功率和无功功率，还具有无需从电网励磁，能产生无功功率并可以通过网侧变流器M3传送给定子等优点。

而由于风力发电的广阔前景，本申请的双馈感应发电机通常可以为用于进行风力发电的双馈感应发电机。

变流器模块由网侧变流器M3，机侧变流器M1以及中间直流电路M2构成，具体结构可以参照现有的变流器模块的结构，本申请可以无需进行调整。此外，预充电模块10，滤波电抗器L2，定子接触器K1的具体器件类型也都可以根据实际需要进行设定和选取，并不影响本发明的实施。

此外，在具体实施时，可参阅图4，通常还会设置有：分别与转子绕线式发电机以及机侧变流器M1连接的滤波模块L1，以及分别与滤波电抗器L2以及网侧断路器Q1的第二端连接的熔断器F1，例如该熔断器F1通常可以选取为快速熔断器，而滤波模块L1通常可以是du/dt滤波器。当然，滤波模块L1以及熔断器F1的具体类型也可以根据实际需要进行设定和调整。

变流器模块通常可以选取为背靠背四象限变流器，网侧变流器M3作为整流器，例如可以选取为常用的三相全控桥式静止型变流器，用于在控制系统的控制下进行中间直流电路M2的电压控制，以及网侧功率因数控制。机侧变流器M1则作为逆变器使用，与转子绕线式发电机的转子侧连接，通常也可以选取为常用的三相全控桥式静止型变流器，用于在控制系统的控制下实现转子绕线式发电机的有功功率和无功功率的解耦控制。网侧变流器M3以及机侧变流器M1中的开关器件通常均为IGBT。

此外需要说明的是，本申请的定子接触器K1是一个应用于三相电路中的器件，而滤波电容模块C1在与定子接触器K1连接时，滤波电容模块C1可以采用Y形连接，也可以采用三角形连接等结构。例如，在本发明的一种具体实施方式中，滤波电容模块C1由三个电容组构成，这三个电容组的第一端均相互连接，第二端则分别连接至A，B，C三相，即分别与定子接触器K1的第二端的A相，定子接触器K1的第二端的B相以及定子接触器K1的第二端的C相连接。三角形连接同理，例如滤波电容模块C1可以由三个采用三角形连接的电容组构成，引出的三端分别连接至A，B，C三相。此外，滤波电容模块C1内部的电容组的数量，连接关系以及各个电容组的具体结构均可以根据实际需要进行设定和调整，能够实现本申请的目的即可，并不影响本申请的实施。又如，滤波电容模块C1可以由三个电容组构成，这三个电容组的第一端分别连接至A，B，C三相，第二端则均接地。

控制模块用于进行发电系统的发电控制，具体的，可以控制变流器模块，预充电模块10，定子接触器K1以及网侧断路器Q1，控制模块在图3和图4中未示出。具体的，在进行并网时，控制模块在控制预充电模块10为中间直流电路M2进行预充电之后，先闭合网侧断路器Q1再闭合定子接触器K1，在进行脱网时，断开网侧断路器Q1之前先断开定子接触器K1。

在本发明的一种具体实施方式中，控制模块具体用于：

接收脱网指令之后，降低转子绕线式发电机的转矩直至小于等于预设的转矩阈值；

降低转子绕线式发电机的无功功率直至小于等于预设的无功功率阈值；

断开定子接触器K1；

接收停网侧变流器命令，并进入预设的standby模式；其中，在standby模式时，控制模块停止机侧变流器M1以及网侧变流器M3的运行；

当进入standby模式之后的第一时长内接收到启动网侧命令时，运行网侧变流器M3；

当进入standby模式之后的第一时长内未接收到启动网侧命令时，断开网侧断路器Q1。

该种实施方式中，断开定子接触器K1之后，并不是立即断开网侧断路器Q1，而是进入了standby模式，在standby模式下，控制模块会停止机侧变流器M1以及网侧变流器M3的运行，即控制模块会撤销机侧变流器M1以及网侧变流器M3的脉冲信号。直到第一时长之后，仍然没有接收到启动网侧命令时，才会断开网侧断路器Q1。

这是考虑到在部分实施方式中，断开定子接触器K1之后的短时间内，可能又需要重新进行发电系统的并网，而网侧断路器Q1是一种分合闸次数存在限制的器件，因此，为了减小实际应用中网侧断路器Q1的动作次数，提高网侧断路器Q1的寿命，在该种实施方式中，当进入standby模式之后的第一时长内未接收到启动网侧命令时，才会断开网侧断路器Q1。相应的，当进入standby模式之后的第一时长内接收到启动网侧命令时，便可以运行网侧变流器M3。例如在图5的实施方式中，APP＝60表示的就是当前的发电系统处于standby模式，图5是一种具体实施方式中的发电系统的状态切换示意图。

在图5的实施方式中，第一时长设置为30min，standby模式下的30分钟之后未接收到启动网侧命令时，才会断开网侧断路器Q1，即发电系统的状态会切换至APP＝40这一状态，在该状态下，控制模块停止机侧变流器M1以及网侧变流器M3的运行，且网侧断路器Q1和定子接触器K1均处于断开的状态。当然，其他场合中第一时长的具体取值可以根据实际需要进行设定和调整。

此外，预设的转矩阈值以及预设的无功功率阈值的取值也可以根据实际需要进行调整，例如均设置为0。并且，在实际应用中，在断开定子接触器K1之后，除了接收停网侧变流器命令会进入预设的standby模式，如果接收进入脱网转速的命令，也可以进入standby模式，即在图5中，在APP＝10的状态下，接收停网侧变流器命令或者进入脱网转速时，都会进入APP＝60这一状态。

并且需要指出的是，该种实施方式中，在standby模式下，控制模块停止了机侧变流器M1以及网侧变流器M3的运行，而在传统的系统中，在断开定子接触器K1之后，在断开网侧断路器Q1之前，系统仍然需要动作网侧变流器M3的IGBT器件，从而使得系统不会从电网吸收无功功率。而本申请的方案中，由于滤波电容模块C1与定子接触器K1的第二端连接，因此，断开了定子接触器K1之后，断开网侧断路器Q1之前，滤波电容模块C1也并不会从电网吸收无功功率，因此本申请并不需要动作网侧变流器M3的开关器件，即可以停止网侧变流器M3的运行，这样有利于降低standby模式下的待机损耗。

在本发明的一种具体实施方式中，控制模块还用于：

在断开定子接触器K1之后，当接收到停机侧变流器命令时，停止机侧变流器M1的运行，并且保持网侧变流器M3的运行。

控制模块在接收脱网指令之后，会降低转子绕线式发电机的转矩直至小于等于预设的转矩阈值，图5的实施方式中，将该状态表示为APP＝9。此外，在实际应用中，在并网发电之后，除了接收脱网指令，当接收到停机命令或者检测出发电系统存在中等故障时，也会进入APP＝9这一状态，降低转子绕线式发电机的转矩直至小于等于预设的转矩阈值。

转矩小于等于预设的转矩阈值之后，便可以降低转子绕线式发电机的无功功率直至小于等于预设的无功功率阈值，之后便可以断开定子接触器K1，在图5的实施方式中，将这一状态表示为APP＝10。

该种实施方式中，断开定子接触器K1之后，当接收到停机侧变流器命令时，可以仅仅停止机侧变流器M1的运行，同时保持网侧变流器M3的运行，即在图5的实施方式中，断开定子接触器K1之后，当接收到停机侧变流器命令时，会进入APP＝6这一状态。

由于该种实施方式中在接收到停机侧变流器命令之后，仅仅停止机侧变流器M1的运行，并且保持网侧变流器M3的运行，使得在部分场合中，当需要暂时停止发电时，可以快速地进行发电的恢复，即因为保持了网侧变流器M3的运行，使得可以快速地重新启动机侧变流器M1，执行后续的并网进程。为了便于理解，参阅图5，此处将网侧并网运行之后的并网进程也简要地进行介绍。在APP＝6之一状态下，如果接收到启动机侧命令，并且转子绕线式发电机的转速也达到了要求时，便可以进行机侧同步，即启动机侧变流器M1，使得转子绕线式发电机的定子电压以及滤波电容模块C1的电压缓慢增加到与电网电压同频，同幅值，同相位，在图5中该状态为APP＝7。实现了机侧同步之后，便可以闭合定子接触器K1，控制模块便可以按照给定的转矩和无功功率指令，实现机组并网发电，即发电系统处于APP＝8这一状态。此外，在图5的实施方式中，在APP＝8这一状态，在并网发电之后，还加入了新的转子位置校正的算法。

并且，在APP＝7这一状态下，如图5所示，当接收到停机侧变流器命令时，可以回到APP＝6这一状态，即仅保持网侧变流器M3的并网运行，而接收到停网侧变流器命令时，可以进入APP＝60这一状态，即进入standby模式。而如果检测出发电系统出现中等故障时，可以进入APP＝10这一状态。

在本发明的一种具体实施方式中，控制模块还可以用于：

在上电并且检测出变流器模块无异常之后，判断网侧断路器Q1是否处于闭合状态；

如果是，则进入standby模式；

如果否，则进入准备状态，并在准备状态下接收到启动网侧命令时，触发发电系统的并网进程。

该种实施方式中，考虑到在实际应用中，网侧断路器Q1由于分合闸次数受限，经常会处于合闸的状态，即闭合状态，因此，在上电并且检测出变流器模块无异常之后，判断网侧断路器Q1处于闭合状态时，可以直接进入standby模式，使得在standby模式下接收到启动网侧命令时，可以直接运行网侧变流器M3。

当然，如果网侧断路器Q1并不是处于闭合状态，则可以进入准备状态，在图5中将准备状态表示为APP＝1，在准备状态下接收到启动网侧命令时，可以触发后续的发电系统的并网进程。便于理解，参阅图5，也对后续的并网进程进行简要的描述。当然，在实际应用中，具体的并网进程也可以根据实际需要进行适应性的调整。

在准备状态下接收到启动网侧命令之后，控制模块首先会控制预充电模块10为中间直流电路M2进行预充电，表示为APP＝2，当中间直流电路M2的直流电压满足条件时，可以进行网侧同步，即运行网侧变流器M3，使得网侧电压与电网电压同步，该状态表示为APP＝3。然后，将网侧同步标志位置为1，进而将网侧断路器Q1合闸，即使得网侧断路器Q1处于闭合状态，表示为APP＝4。闭合了网侧断路器Q1之后，在图5的实施方式中，还进行了撤销网侧变流器M3的脉冲指令，等待3s再启动网侧变流器M3的操作，可以降低闭合网侧断路器Q1时的发电系统中的冲击电流，该状态表示为APP＝5。之后，便是进入到APP＝6这一网侧并网运行的状态。此外，在APP＝2，APP＝3以及APP＝4时，如果接收到停网侧变流器的命令，则可以进入APP＝40这一状态，而在APP＝5，或者APP＝6时，如果接收到停网侧变流器的命令，则可以进入APP＝60这一状态。

在本发明的一种具体实施方式中，控制模块还可以用于：

在进入standby模式之后的第一时长内，检测出发电系统故障时，进入故障模式；

其中，在故障模式时，如果发电系统处于第一故障等级，则停止机侧变流器M1的运行，停止网侧变流器M3的运行，关断定子接触器K1以及网侧断路器Q1；如果发电系统处于第二故障等级，则停止机侧变流器M1的运行，停止网侧变流器M3的运行，关断定子接触器K1。

可以理解的是，第一故障等级的故障程度高于第二故障等级，本申请的图5的实施方式中，将第一故障等级称为严重故障，将第二故障等级称为中等故障，通过设定不同的故障等级，有利于限制网侧断路器Q1的分合闸次数。

此外，除了standby模式之外，其余不同状态下，当出现超时或者故障情况时，也可以进入图5的APP＝20这一故障模式，从而根据故障程度的不同进行相应的处理，此处不再展开说明。此外，该种实施方式中分为了第一故障等级以及第二故障等级，在其他实施方式中，还可以有其他的分级方式以及对应的保护发电系统安全的操作，根据实际需要进行设定即可，并不影响本发明的实施。而进入了故障模式之后，当接收到复位指令时，可以进入APP＝30的复位状态，然后再重新进行变流器模块的检测，即进入APP＝0的状态。

在本发明的一种具体实施方式中，控制模块还用于：

在控制发电系统进行并网时，在闭合定子接触器K1之前，基于定子电压进行转子绕线式发电机的转子位置的校正；在闭合定子接触器K1之后，基于定子无功功率进行转子绕线式发电机的转子位置的校正。

在传统的方案中进行转子绕线式发电机的转子位置的校正时，是基于定子电压进行校正。具体的，可参与图6a和图6b，图6a表示的是基于电网电压的d轴分量的绝对值|U_Ld1|，确定出其与定子电压的d轴分量U_Sd之间的误差，将该误差通过图6a的积分控制器进行积分，再根据积分结果，输出对应的转子d轴分量电压指令值U_Rdref，以基于U_Rdref进发电机的定子电压的幅值控制，即基于转子d轴分量电压指令值U_Rdref调整输出至机侧变流器M1的各个开关器件的脉冲，以降低|U_Ld1|与U_Sd之间的误差，实现对于定子电压的幅值控制。

图6b则是实现相位调整。具体的，电网电压的q轴分量为0，因此确定出0与定子电压q轴分量U_Sq之间的误差，将该误差通过图6b的积分控制器进行积分，进而根据积分结果，得到对应的转子位置校正值θ_m，0，将θ_m，0与转子位置θ_m叠加，作为修正之后的转子位置以进行发电机的控制，即基于修正之后的转子位置调整输出至机侧变流器M1的各个开关器件的脉冲，以使得U_Sq趋近为0，实现了定子电压相位的调整，也即，使得转子位置θ_m是准确的转子位置，即实现了对于转子位置的校正。

本申请在并网之前，可以按照图6a和图6b的方式实现机侧同步，也即实现了对于转子位置的校正。

但是，由于本申请的方案中，在转子绕线式发电机的定子绕组上接有滤波电容模块C1，存在一定大小的电流，因此，电机漏感上会有一定压降，导致转子绕线式发电机的定子励磁电压与定子电压在幅值和相位上有一定偏差，从而导致在闭合了定子接触器K1之后，如果还是采用如图6a和图6b的方式进行转子位置的校正，会导致校正之后的转子位置与实际位置之间存在一定角度偏差。

因此，该种实施方式中，在并网成功后，即闭合了定子接触器K1之后，基于定子无功功率进行转子绕线式发电机的转子位置的校正。可参阅图6c，确定出定子无功功率指令值Q_Sref与定子无功功率实际值Q_Sact之间的误差，将该误差通过图6c的积分控制器进行积分，再根据积分结果，得出与积分后的结果对应的转子位置校正值θ_m，0，将θ_m，0与转子位置θ_m叠加，作为修正之后的转子位置以进行转子绕线式发电机的控制，即基于修正之后的转子位置调整输出至机侧变流器M1的各个开关器件的脉冲，以使得Q_Sact趋近于Q_Sref，实现了定子电压相位的调整，也即使得转子位置θ_m是准确的转子位置，实现了对于转子位置的校正。

此外需要说明的是，由于传统的转子绕线式发电机在并网运行时，为了减小变流器的损耗，网侧变流器M3一般工作在功率因数为1的工况下，此时，定子从电网吸收一定的感性无功功率，导致定子接触器K1处功率因数小于1。而本申请的方案中，网侧变流器M3同样在功率因数为1的工况下工作时，转子绕线式发电机的定子同样从电网吸收一定感性无功功率，但是，由于本申请的滤波电容模块C1设置在靠近发电机定子侧的位置，因此，定子接触器K1处功率因数为1，从而促使定子接触器K1在额定工况下运行时，经过定子接触器K1的电流较传统方案小。因此，在部分场合中，本申请的方案便可以使用更低成本的定子接触器K1，也就有利于降低本申请方案的实施成本。

应用本发明实施例所提供的技术方案，将滤波电容模块C1设置在定子接触器K1与转子绕线式发电机的连接端，从而使得本申请的发电系统可以无需配置网侧接触器。具体的，本申请的发电系统由转子绕线式发电机，变流器模块，预充电模块10，滤波电抗器L2，定子接触器K1，滤波电容模块C1，网侧断路器Q1以及控制模块构成，在进行并网时，控制模块在控制预充电模块10为中间直流电路M2进行预充电之后，先闭合网侧断路器Q1再闭合定子接触器K1，可以实现转子绕线式发电机的并网。而在进行脱网时，断开网侧断路器Q1之前先断开定子接触器K1，由发电系统的结构可以看出，断开了定子接触器K1，便可以实现滤波电容模块C1与电网的隔离。因此，本申请的方案在保障了基于转子绕线式发电机的发电系统的原有功能的基础上，简化了发电系统的拓扑，即减少了一个网侧接触器，有利于降低发电系统的实施成本。

相应于上面的发电系统的实施例，本发明实施例还提供了一种配电网，包括上述任一实施例中的发电系统，可与上文相互对应参照，此处不再重复说明。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。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的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种发电系统，其特征在于，包括：

转子绕线式发电机；

由网侧变流器，中间直流电路以及机侧变流器依次连接而构成的变流器模块；

输入端分别与电网以及网侧断路器的第一端连接，输出端与所述中间直流电路连接的预充电模块；

分别与所述网侧变流器以及所述网侧断路器的第二端连接的滤波电抗器；

第一端与所述网侧断路器的第二端连接，第二端分别与滤波电容模块以及所述转子绕线式发电机连接的定子接触器；

所述滤波电容模块；

所述网侧断路器；

控制模块，用于控制所述变流器模块，所述预充电模块，所述定子接触器以及所述网侧断路器以实现发电系统的发电控制，并且，在进行并网时，所述控制模块在控制所述预充电模块为所述中间直流电路进行预充电之后，先闭合所述网侧断路器再闭合所述定子接触器，在进行脱网时，断开所述网侧断路器之前先断开所述定子接触器；

在进行脱网时，所述控制模块具体用于：

接收脱网指令之后，降低所述转子绕线式发电机的转矩直至小于等于预设的转矩阈值；

降低所述转子绕线式发电机的无功功率直至小于等于预设的无功功率阈值；

断开所述定子接触器；

接收停网侧变流器命令，并进入预设的standby模式；其中，在所述standby模式时，所述控制模块停止所述机侧变流器以及所述网侧变流器的运行；

当进入standby模式之后的第一时长内接收到启动网侧命令时，运行所述网侧变流器；

当进入standby模式之后的第一时长内未接收到启动网侧命令时，断开所述网侧断路器。

2.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述转子绕线式发电机为双馈感应发电机。

3.根据权利要求2所述的发电系统，其特征在于，所述双馈感应发电机为用于进行风力发电的双馈感应发电机。

4.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，还包括：

分别与所述转子绕线式发电机以及所述机侧变流器连接的滤波模块；

分别与所述滤波电抗器以及所述网侧断路器的第二端连接的熔断器。

5.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述控制模块还用于：

在断开所述定子接触器之后，当接收到停机侧变流器命令时，停止所述机侧变流器的运行，并且保持所述网侧变流器的运行。

6.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述控制模块还用于：

在上电并且检测出所述变流器模块无异常之后，判断所述网侧断路器是否处于闭合状态；

如果是，则进入所述standby模式；

如果否，则进入准备状态，并在准备状态下接收到启动网侧命令时，触发所述发电系统的并网进程。

7.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述控制模块还用于：

在进入所述standby模式之后的第一时长内，检测出所述发电系统故障时，进入故障模式；

其中，在所述故障模式时，如果所述发电系统处于第一故障等级，则停止所述机侧变流器的运行，停止所述网侧变流器的运行，关断所述定子接触器以及所述网侧断路器；如果所述发电系统处于第二故障等级，则停止所述机侧变流器的运行，停止所述网侧变流器的运行，关断所述定子接触器。

8.根据权利要求1至7任一项所述的发电系统，其特征在于，所述控制模块还用于：

在控制所述发电系统进行并网时，在闭合所述定子接触器之前，基于定子电压进行所述转子绕线式发电机的转子位置的校正；在闭合所述定子接触器之后，基于定子无功功率进行所述转子绕线式发电机的转子位置的校正。

9.一种配电网，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的发电系统。