CN204179682U - 用于变速恒频双馈风力发电系统的储能式励磁变频器 - Google Patents
用于变速恒频双馈风力发电系统的储能式励磁变频器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种用于变速恒频双馈风力发电系统的储能式励磁变频器，包括电机侧DC-AC变换器、电机侧双向DC-DC变换器、储能装置、电网侧双向DC-DC变换器、电网侧DC-AC变换器和三相滤波电感，电机侧DC-AC变换器的交流端口与双馈异步发电机的转子侧出线端口相连、直流端口通过电机侧双向DC-DC变换器与储能装置相连；储能装置通过电网侧双向DC-DC变换器、电网侧DC-AC变换器、三相滤波电感与双馈异步发电机的定子侧出线端口并接。本实用新型不仅可以平滑风电的功率波动，提高风电的低电压穿越能力，还可较大范围地调节励磁变频器电机侧和电网侧的交流输出电压，可省去变频器连接到双馈发电机的变压器。
Description
技术领域
本实用新型涉及风力发电系统领域，具体涉及一种用于变速恒频双馈风力发电系统的储能式励磁变频器。
背景技术
将一定容量的储能装置嵌入变速恒频双馈风力发电系统的励磁变频器中，可起到平滑风电功率波动，提高风电低电压穿越能力的作用。目前常规的方法是将储能装置经过一个双向DC-DC变换器并接到励磁变频器的直流母线上。但是，采用这种方法，由于电机侧DC-AC变换器与电网侧DC-AC变换器仍共用一条直流母线，所以励磁变频器电机侧和电网侧的交流输出电压仍需保持基本一致。由于双馈异步发电机的定子出口电压一般要比转子出口电压高出3倍左右，所以需要在励磁变频器与双馈发电机转子侧之间或励磁变频器与双馈发电机定子侧之间加入一定变比/容量的变压器来调节。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：针对现有技术的上述缺陷，提供一种不仅可以平滑风电的功率波动，提高风电的低电压穿越能力，还可较大范围地调节励磁变频器电机侧和电网侧的交流输出电压，从而可省去变频器连接到双馈发电机转子侧或变频器连接到双馈发电机定子侧的变压器的用于变速恒频双馈风力发电系统的储能式励磁变频器。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种用于变速恒频双馈风力发电系统的储能式励磁变频器，包括电机侧DC-AC变换器、电机侧双向DC-DC变换器、储能装置、电网侧双向DC-DC变换器、电网侧DC-AC变换器和三相滤波电感，所述电机侧DC-AC变换器的交流端口与变速恒频双馈风力发电系统的双馈异步发电机的转子侧出线端口a相连，所述电机侧DC-AC变换器的直流端口与电机侧双向DC-DC变换器的高压端口相连，所述电机侧双向DC-DC变换器的低压端口与储能装置的一路端口相连；所述储能装置的另一路端口与电网侧双向DC-DC变换器的低压端口相连，所述电网侧双向DC-DC变换器的高压端口与电网侧DC-AC变换器的直流端口相连，所述电网侧DC-AC变换器的交流端口与三相滤波电感的一端相连；所述三相滤波电感的另一端与变速恒频双馈风力发电系统的双馈异步发电机的定子侧出线端口n并接。
优选地，所述储能装置为超级电容器或者蓄电池。
本实用新型用于变速恒频双馈风力发电系统的储能式励磁变频器，包括电机侧DC-AC变换器、电机侧双向DC-DC变换器、储能装置、电网侧双向DC-DC变换器、电网侧DC-AC变换器和三相滤波电感，电机侧DC-AC变换器、电机侧双向DC-DC变换器构成储能装置的电机侧能量转换单元，电网侧双向DC-DC变换器、电网侧DC-AC变换器和三相滤波电感构成储能装置的电网侧能量转换单元，能够实现下述技术效果：
1、本实用新型通过控制电机侧交换单元、电网侧交换单元中各个设备模块中全控开关器件的工作状态，能够实现控制电机侧双向DC-DC变换器为电机侧DC-AC变换器的直流母线提供相对较低的直流电压，并保持其电压稳定，从而使电机侧DC-AC变换器的交流调制电压范围能够与转子出口电压相匹配；控制电网侧双向DC-DC变换器为电网侧DC-AC变换器的直流母线提供相对较高的直流电压，并保持其电压稳定，从而使电网侧DC-AC变换器的交流调制电压范围能够与定子出口电压相匹配，这样便可省去变频器连接到双馈发电机转子侧（或变频器连接到双馈发电机定子侧）的变压器。
2、本实用新型通过控制电机侧能量转换单元、电网侧能量转换单元中各个设备模块中全控开关器件的工作状态，能够实现控制电机侧DC-AC变换器来调节双馈异步发电机转子电流的频率、相位和幅值，从而可间接调节双馈异步发电机定子侧的输出功率。
3、本实用新型通过控制电机侧能量转换单元、电网侧能量转换单元中各个设备模块中全控开关器件的工作状态，能够实现控制电网侧DC-AC变换器的有功/无功输出，在电网正常运行时，能够平滑风电的有功功率波动；当电网发生故障时，能够为电网提供一定的无功功率以帮助电网恢复正常运行。
4、本实用新型通过控制电机侧能量转换单元、电网侧能量转换单元中各个设备模块中全控开关器件的工作状态，能够实现在电网发生电压跌落时，储能装置可通过控制直流母线电压稳定的方式，吸收双馈风电系统中产生的冗余电能，从而提高双馈风电系统的低电压穿越能力。
附图说明
图1为应用本实用新型实施例的变速恒频双馈风力发电系统的框架结构示意图。
图2为本实用新型实施例的电路原理示意图。
图例说明：1、风轮机；2、齿轮箱；3、双馈异步发电机；4、电机侧DC-AC变换器；5、电机侧双向DC-DC变换器；6、储能装置；7、电网侧双向DC-DC变换器；8、电网侧DC-AC变换器；9、三相滤波电感；10、升压变压器；11、电网。
具体实施方式
如图1所示，应用本实施例的变速恒频双馈风力发电系统包括风轮机1、齿轮箱2、双馈异步发电机3和升压变压器10，风轮机1将空气动力能转变成风轮旋转的机械能，再通过齿轮箱2等传动系统驱动双馈异步发电机3的轴和转子旋转，并结合本实施例的储能式励磁变频器，双馈异步发电机3将机械能变为电能，经过升压变压器10升压后馈入到电网11，其中升压变压器10具体采用双绕组升压变压器。
如图1和图2所示，本实施例用于变速恒频双馈风力发电系统的储能式励磁变频器包括电机侧DC-AC变换器4、电机侧双向DC-DC变换器5、储能装置6、电网侧双向DC-DC变换器7、电网侧DC-AC变换器8和三相滤波电感9，电机侧DC-AC变换器4的交流端口b与变速恒频双馈风力发电系统的双馈异步发电机3的转子侧出线端口a相连，电机侧DC-AC变换器4的直流端口c与电机侧双向DC-DC变换器5的高压端口d相连，电机侧双向DC-DC变换器5的低压端口e与储能装置6的一路端口f相连；储能装置6的另一路端口g与电网侧双向DC-DC变换器7的低压端口h相连，电网侧双向DC-DC变换器7的高压端口i与电网侧DC-AC变换器8的直流端口j相连，电网侧DC-AC变换器8的交流端口k与三相滤波电感9的一端l相连；三相滤波电感9的另一端m与变速恒频双馈风力发电系统的双馈异步发电机3的定子侧出线端口n并接。
本实施例中，储能装置6为超级电容器或者蓄电池。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (2)
1.一种用于变速恒频双馈风力发电系统的储能式励磁变频器，其特征在于：包括电机侧DC-AC变换器（4）、电机侧双向DC-DC变换器（5）、储能装置（6）、电网侧双向DC-DC变换器（7）、电网侧DC-AC变换器（8）和三相滤波电感（9），所述电机侧DC-AC变换器（4）的交流端口与变速恒频双馈风力发电系统的双馈异步发电机（3）的转子侧出线端口a相连，所述电机侧DC-AC变换器（4）的直流端口与电机侧双向DC-DC变换器（5）的高压端口相连，所述电机侧双向DC-DC变换器（5）的低压端口与储能装置（6）的一路端口相连；所述储能装置（6）的另一路端口与电网侧双向DC-DC变换器（7）的低压端口相连，所述电网侧双向DC-DC变换器（7）的高压端口与电网侧DC-AC变换器（8）的直流端口相连，所述电网侧DC-AC变换器（8）的交流端口与三相滤波电感（9）的一端相连；所述三相滤波电感（9）的另一端与变速恒频双馈风力发电系统的双馈异步发电机（3）的定子侧出线端口n并接。
2.根据权利要求1所述的用于变速恒频双馈风力发电系统的储能式励磁变频器，其特征在于：所述储能装置（6）为超级电容器或者蓄电池。
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|---|---|---|---|---|
| CN104377730A (zh) * | 2014-11-21 | 2015-02-25 | 国家电网公司 | 用于变速恒频双馈风力发电系统的储能式励磁变频器 |
| CN105978426A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-09-28 | 中国科学院等离子体物理研究所 | 一种快速确定双馈电机的功率运行范围的方法 |
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- 2014-11-21 CN CN201420704143.6U patent/CN204179682U/zh not_active Expired - Fee Related
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