CN202930963U - 一种可用于风力发电机组测试的能量回馈循环再利用系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可用于风力发电机组测试的能量回馈循环再利用系统，其特征在于包括有与内部供电的低压电网连接的用于提供原动机能量的高压变频器，所述高压变频器输出端顺次连接有高压原动机、减速齿轮箱、被测风力发电机组和并网变频器，所述并网变频器能量回馈输出端与低压电网连接。本实用新型目的是通过在低压电网连接高压变频器，驱动高压原动机，其调速驱动范围广，有效模拟现场风轮驱动发电机的运行特性，让发电机在不同转速下运行对被测风力发电机组进行测试，然后通过与被测风力发电机组连接的并网变频器把能量回馈到所述低压电网，实现能量的循环利用，减少测试耗能。
Description
[技术领域]
本实用新型涉及一种可用于风力发电机组测试的能量回馈循环再利用系统。
[背景技术]
风力发电机组在运输到风场之前都必须要经过厂内的全功率的实验考核后才能发送到现场，现有风力发电机组的全功率实验台一般包括有原动机、齿轮箱、风力发电机、并网变频器以及驱动原动机的可变频调速的变频器等主要设备。
风力发电机及并网变流器都是风力发电机组系统内的设备，原动机在系统中的作用是带动发电机旋转，通过可变频调速的变频器调节原动机的转速，让发电机可以在不同转速下运行，模拟现场风轮驱动发电机的运行特性。因此，在这个实验系统中，原动机及其驱动变频器是非常关键的设备。变频器作为一种可调速设备，在系统中起到至关重要的作用。
风力发电机组的实验是一个耗电量比较大的系统，实验装置在设计的过程中必须考虑到系统的节能，常用的节能方法就是采用能量回馈循环再利用的方式。即让风力发电机发出的电能回送到电网，原动机再利用这部分电能，这样系统就可以尽可能地少用外部输入的电能，外部输入电能仅需要补充整个实验系统的损耗即可达到用电量最小的目的。由于风力发电机组均配置有并网变频器，因此，整个实验系统无需增加额外的并网设备即可实现将电能回馈到电网。
对于大型工厂用电用户，他们的用电设备数量众多，设备容量较大。因此，供电部门送到用户端的电源电压等级一般都是高压10kV，而风力发电机组常见的输出电压等级为低压690V或其它低压等级，这里以690V为例。这样在实验系统中就形成了一个两级电网，在这个两级电网中，我们既可以将能量回馈做在10kV级，也可以做在690V级。
由于10kV级为厂用电的入口级，除了给风力发电机组实验供电外，还可能需要给其它设备供电，因此，如果在10kV级实现能量回馈，则可能会对其它设备的用电产生一定的影响。
另外，在这一级做能量回馈，由于电压等级较高，将导致实验系统的建设成本比较高。
而如果在690V级实现能量回馈，由于这部分电源仅给风力发电机组实验系统供电，再加上还有10kV/690V降压变压器的隔离，可以做到风力发电机组在实验时对其它设备的用电影响最小。同时，电压等级的大幅降低，将大大缩减实验系统的建设成本。
由于风机并网电压为低压690V，所以传统的设计方案，大多会考虑选择低压原动机和低压变频器驱动的组合方式。风力发电机组在批量出货时，要求实验台系统必须连续运转。在选择变频器的局限性就会比较大，由于变频器容量比较大，要求的稳定性比较高，在国内品牌上很难选择到合适的变频器，就只能选择国外品牌，如ABB、Siemens等知名国外品牌。但国外品牌的价格非常高，故障维护成本和响应时间等均存在一定的局限性。
因此，有必要解决如上问题。
[实用新型内容]
本实用新型克服了上述技术的不足，提供了一种应用在低压电网侧的用于风力发电机组测试的能量回馈循环再利用系统，通过在低压电网连接高压变频器，驱动高压原动机，其调速驱动范围广，有效模拟现场风轮驱动发电机的运行特性，让发电机在不同转速下运行对被测风力发电机组进行测试，然后通过与被测风力发电机组连接的并网变频器把能量回馈到所述低压电网，实现能量的循环利用，减少测试耗能。
为实现上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：
一种可用于风力发电机组测试的能量回馈循环再利用系统，包括有与内部供电的低压电网L连接的用于提供原动机能量的高压变频器2，所述高压变频器2输出端顺次连接有高压原动机3、减速齿轮箱4、被测风力发电机组5和并网变频器6，所述并网变频器6能量回馈输出端与低压电网L连接。
所述高压变频器2为多电平高压变频器。
所述被测风力发电机组5包括顺次连接的风电机组齿轮箱51和风力发电机52，所述风电机组齿轮箱51与减速齿轮箱4连接，所述风力发电机52输出端与并网变频器6输入端连接。
所述低压电网L与高压变频器2之间连接有第一断路器开关11。
所述发电机变频器7能量回馈输出端与低压电网L之间设有第二断路器开关22。
所述低压电网L与外部供电的高压电网通过降压变压器1连接，所述降压变压器1输入端与高压电网连接，降压变压器1输出端与低压电网L连接。
所述降压变压器1输出端与低压电网L之间连接有第三断路器开关33。
本实用新型的有益效果是：
1、通过在低压电网连接高压变频器，驱动高压原动机，其调速驱动范围广，有效模拟现场风轮驱动发电机的运行特性，让发电机在不同转速下运行对被测风力发电机组进行测试。
2、在本级低压电网上实现能量回馈，由于这部分电源仅给风力发电机组实验系统供电，再加上还有通过降压变压器与外部供电高压电网的隔离，可以做到风力发电机组在实验时对其它设备的用电影响最小。
3、高压变频器的“低-高”方式是我们在风力发电机组全功率实验台设计和实际应用中得出的一种比较特殊的输入输出方式，它打破了高压变频器“高-高”方式这种常规的应用模式，在应用方式上实现了创新，这种应用方式可以拓宽到其它各种行业的电源应用中。
4、设备选择无局限性，国产多电平高压变频器技术非常成熟，技术非常先进，通过应用，既可拓宽多电平高压变频器的应用领域，又可以促进民族工业的发展。在应用过程中，既可以实现节能，还可以根据需要实现变频运行。
5、选用国内多电平高压变频器产品，还可以解决故障维护成本高和响应慢的缺陷，实现低成本维护和快速响应的目标。
6、减少测试耗能，特别适用于各个行业的能量回馈循环再利用实验系统。
[附图说明]
图1是本发明的结构原理示意图。
图2是高压变频器高输入高输出示意图。
图3是高压变频器低输入高输出示意图。
[具体实施方式]
下面结合附图与本实用新型的实施方式作进一步详细的描述：
如图1所示，一种可用于风力发电机组测试的能量回馈循环再利用系统，其特征在于包括有与内部供电的低压电网L连接的用于提供原动机能量的高压变频器2，所述高压变频器2输出端顺次连接有高压原动机3、减速齿轮箱4、被测风力发电机组5和并网变频器6，所述并网变频器6能量回馈输出端与低压电网L连接。
如上所述，在低压电网L侧实现了用于风力发电机组测试的能量回馈循环再利用系统。
如图2、3所示，所述高压变频器2为多电平高压变频器，所述高压变频器2可工作在高输入高输出方式，也可以工作在低输入高输出方式，本实用新型采用后者，把低压电网L侧电压升压后提供给高压原动机3，其调速驱动范围广，有效模拟现场风轮驱动发电机的运行特性，让发电机在不同转速下运行对被测风力发电机组5进行测试。
所述被测风力发电机组5包括顺次连接的风电机组齿轮箱51和风力发电机52，所述风电机组齿轮箱51与减速齿轮箱4连接，所述风力发电机52输出端与并网变频器6输入端连接。
本实用新型所述低压电网L与高压变频器2之间连接有第一断路器开关11，用于连接控制。
所述发电机变频器7能量回馈输出端与低压电网L之间设有第二断路器开关22，用于连接控制。
所述低压电网L与外部供电的高压电网通过降压变压器1连接，所述降压变压器1输入端与高压电网连接，降压变压器1输出端与低压电网L连接，用于连接控制。
所述降压变压器1输出端与低压电网L之间连接有第三断路器开关33，用于连接控制。
如上所述，本实用新型保护的是一种在低压电网L侧实现的用于风力发电机组测试的能量回馈循环再利用系统，通过在低压电网L连接高压变频器2，驱动高压原动机3，其调速驱动范围广，有效模拟现场风轮驱动发电机的运行特性，让发电机在不同转速下运行对被测风力发电机组5进行测试，然后通过与被测风力发电机组5连接的并网变频器6把能量回馈到所述低压电网L，实现能量的循环利用，减少测试耗能。一切根据本技术方案或技术启示所设计出的产品都应示为落入本案的保护范围内。
Claims (7)
1.一种可用于风力发电机组测试的能量回馈循环再利用系统，其特征在于包括有与内部供电的低压电网（L）连接的用于提供原动机能量的高压变频器（2），所述高压变频器（2）输出端顺次连接有高压原动机（3）、减速齿轮箱（4）、被测风力发电机组（5）和并网变频器（6），所述并网变频器（6）能量回馈输出端与低压电网（L）连接。
2.根据权利要求1所述的一种可用于风力发电机组测试的能量回馈循环再利用系统，其特征在于所述高压变频器（2）为多电平高压变频器。
3.根据权利要求1所述的一种可用于风力发电机组测试的能量回馈循环再利用系统，其特征在于所述被测风力发电机组（5）包括顺次连接的风电机组齿轮箱（51）和风力发电机（52），所述风电机组齿轮箱（51）与减速齿轮箱（4）连接，所述风力发电机（52）输出端与并网变频器（6）输入端连接。
4.根据权利要求1所述的一种可用于风力发电机组测试的能量回馈循环再利用系统，其特征在于所述低压电网（L）与高压变频器（2）之间连接有第一断路器开关（11）。
5.根据权利要求1所述的一种可用于风力发电机组测试的能量回馈循环再利用系统，其特征在于所述发电机变频器（7）能量回馈输出端与低压电网（L）之间设有第二断路器开关（22）。
6.根据权利要求1所述的一种可用于风力发电机组测试的能量回馈循环再利用系统，其特征在于所述低压电网（L）与外部供电的高压电网通过降压变压器（1）连接，所述降压变压器（1）输入端与高压电网连接，降压变压器（1）输出端与低压电网（L）连接。
7.根据权利要求6所述的一种可用于风力发电机组测试的能量回馈循环再利用系统，其特征在于所述降压变压器（l）输出端与低压电网（L）之间连接有第三断路器开关（33）。
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