CN205595804U - 一种双馈风力发电机系统 - Google Patents

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肖静
高立克
张阁
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Abstract

本实用新型属于风力发电技术领域，具体涉及一种双馈风力发电机系统,包括风力机、齿轮箱、双馈异步发电机、机侧变流器、直流电容组、网侧变流器和变流控制系统，所述风力机经齿轮箱与双馈异步发电机的转子相连接，所述双馈异步发电机的定子直接与变压器相连后进行并网输出，所述双馈异步发电机的转子输出功率依次经过机侧变流器、网侧变流器再连接到变压器进行并网输出，所述变流控制系统还分别与机侧变流器和网侧变流器连接，直流电容组并接在机侧变流器的输出端和网侧变流器输入端之间，控制系统通过控制机侧变流器和网侧变流器控制整个发电并网系统的运行，本实用新型有效解决了并网时产生的静态及暂态稳定性问题并对其运作状态的全面监控。

Description

一种双馈风力发电机系统
技术领域
本实用新型属于风力发电技术领域，具体涉及一种双馈风力发电机系统。
背景技术
风力发电作为一种重要的新能源发电方式，在中国快速发展。随着风力发电技术的飞速发展，风电机组单机容量及风电场装机容量不断增加，髙穿透功率的风电并入电网势必对系统安全稳定造成影响。高穿透功率、高短路容量比的风电场并入电力系统势必对电网造成大范围的冲击，对系统安全稳定造成一定影晌，主要体现在风电出力具有随机性、间歇性和波动性的特点，给电网调峰调度带来挑战；大规模风电主要分布在偏远地区，距离主网负荷中心较远，同系统功率交换能力差；此外，大规模风电场并入电力系统还对电网静态及暂态稳定性问题，电压波动及闪变、谐波等电能质量问题产生大范围影响。
实用新型内容
本实用新型的目的为解决现有技术的上述问题，提供了一种能对电网运作状态的全面监控以及有效解决了并网时产生的电网静态及暂态稳定性问题的双馈风力发电机系统，本实用新型通过快速地处理电网电压幅值来实现无延时的电网同步信号跟踪，为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种双馈风力发电机系统,其特征在于：包括风力机、齿轮箱、双馈异步发电机、机侧变流器、直流电容组、网侧变流器和变流控制系统，所述风力机经齿轮箱与双馈异步发电机的转子相连接，所述双馈异步发电机的定子直接与变压器相连后进行并网输出，所述双馈异步发电机的转子输出功率依次经过机侧变流器、网侧变流器再连接到变压器进行并网输出，所述变流控制系统还分别与机侧变流器和网侧变流器连接，直流电容组并接在机侧变流器的输出端和网侧变流器输入端之间，控制系统通过控制机侧变流器和网侧变流器控制整个发电并网系统的运行。
作为本实用新型的进一步方案，所述变流控制系统包括上位机、信号采样电路、信号处理电路、信号控制电路、通信控制电路和信号驱动电路，所述信号处理电路分别与信号采样电路、通信控制电路、信号控制电路连接，所述信号控制电路与信号驱动电路连接，所述通信控制电路与上位机连接。
作为本实用新型的进一步方案，所述信号采样电路还通过信号放大电路与信号处理电路连接，所述信号采样电路为电流互感器或电压传感器。
作为本实用新型的进一步方案，所述信号处理电路为TMS320F28335处理器,所述信号控制电路为MPS430单片机。
作为本实用新型的进一步方案，所述通信控制电路为RS232接口、RS485接口或以太网接口通信电路，所述信号驱动电路为PWM驱动控制电路。
作为本实用新型的进一步方案，所述直流电容组为星形连接或三角形连接。
作为本实用新型的进一步方案，所述齿轮箱为风速控制箱。风力增加或减小时，风力机的转速都会受到极大地影响，使双馈异步发电机的出力受到影响，此时齿轮箱将会对风力机的仰角进行控制，以保持发电机恒频恒压输出。
综上所述，本实用新型具有以下有益效果：
本装置能全面的实现对电机侧变流器的控制，实现变速恒频输出、空载并网，并对其运作状态的全面监控，同时将运行数据发送至上位机进行监控，使上位机成为电机侧变流器的中央控制中心，本实用性还具有性能稳定的优点。
本实用新型有效解决了风电出力时的随机性、间歇性和波动性，为实现最大规模风能发电追踪并入电力系统提供参考，以及有效解决了并网时产生的电网静态及暂态稳定性问题，电压波动及闪变、谐波等电能质量影响。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显然，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实新型一种双馈风力发电机系统的原理图。
图2是本实新型一种双馈风力发电机系统的流控制系统原理图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
结合图1， 一种双馈风力发电机系统,包括风力机、齿轮箱、双馈异步发电机、机侧变流器、直流电容组、网侧变流器和变流控制系统，所述风力机经齿轮箱与双馈异步发电机的转子相连接，所述双馈异步发电机的定子直接与变压器相连后进行并网输出，所述双馈异步发电机的转子输出功率依次经过机侧变流器、网侧变流器再连接到变压器进行并网输出，所述变流控制系统还分别与机侧变流器和网侧变流器连接，直流电容组并接在机侧变流器的输出端和网侧变流器输入端之间，控制系统通过控制机侧变流器和网侧变流器控制整个发电并网系统的运行。所述齿轮箱为风速控制箱。风力增加或减小时，风力机的转速都会受到极大地影响，使双馈异步发电机的出力受到影响，此时齿轮箱将会对风力机的仰角进行控制，以保持发电机恒频恒压输出。所述直流电容组为星形连接或三角形连接，通过该星形或三角形连接可以实现部分功率补偿和抑制谐波等电能质量问题。
作为本实用新型的最佳实施例，如图2所示，所述变流控制系统包括上位机、信号采样电路、信号处理电路、信号控制电路、通信控制电路和信号驱动电路，所述信号处理电路分别与信号采样电路、通信控制电路、信号控制电路连接，所述信号控制电路与信号驱动电路连接，所述通信控制电路与上位机连接。所述信号处理电路为TMS320F28335处理器,所述信号控制电路为MPS430单片机。所述信号采样电路还通过信号放大电路与信号处理电路连接，所述信号放大电路为比较运算放大器；所述信号采样电路为电流互感器或电压传感器。所述通信控制电路为RS232接口、RS485接口或以太网接口通信电路，所述信号驱动电路为PWM驱动控制电路。在本实用新型中，信号处理电路对信号采样电路采集的数据信号通过通信控制电路传送至远端的上位机，实现了人机界面交互进行实时监控，实现对发电机系统的运行进行启动、停止、自动追踪和运行过程中历史数据的查询等操作。
由于机侧变流器的电压与发电机当前转速成反比，也就是说，风速越小，能驱动的发电机转速就越低，机侧变流器的电压也就越高，信号采样电路采集双馈异步发电机流入机侧变流器的电流或电压，然后经过信号处理电路、信号控制电路进行A/D转换，然后通过信号控制电路对网侧变流器进行跟踪控制。通过检测流入机侧变流器和网侧变流器并网时的电压或电流信号进行频率和相位的跟踪控制。通过信号控制电路对PWM驱动控制电路的控制从而进行跟踪在风力增大或减小时，使变流器不被毁坏，以及能够促使发电系统即时发电时发出的频率、相位和变压器输出并网时的电量一致，能达到顺利并网的目的，实现了风能的有效利用。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本使用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种双馈风力发电机系统,其特征在于：包括风力机、齿轮箱、双馈异步发电机、机侧变流器、直流电容组、网侧变流器和变流控制系统，所述风力机经齿轮箱与双馈异步发电机的转子相连接，所述双馈异步发电机的定子直接与变压器相连后进行并网输出，所述双馈异步发电机的转子输出功率依次经过机侧变流器、网侧变流器再连接到变压器进行并网输出，所述变流控制系统还分别与机侧变流器和网侧变流器连接，直流电容组并接在机侧变流器的输出端和网侧变流器输入端之间，控制系统通过控制机侧变流器和网侧变流器控制整个发电并网系统的运行。
2.根据权利要求1所述的一种双馈风力发电机系统,其特征在于：所述变流控制系统包括上位机、信号采样电路、信号处理电路、信号控制电路、通信控制电路和信号驱动电路，所述信号处理电路分别与信号采样电路、通信控制电路、信号控制电路连接，所述信号控制电路与信号驱动电路连接，所述通信控制电路与上位机连接。
3.根据权利要求2所述的一种双馈风力发电机系统,其特征在于：所述信号采样电路还通过信号放大电路与信号处理电路连接，所述信号采样电路为电流互感器或电压传感器。
4.根据权利要求2所述的一种双馈风力发电机系统,其特征在于：所述信号处理电路为TMS320F28335处理器,所述信号控制电路为MPS430单片机。
5.根据权利要求2所述的一种双馈风力发电机系统,其特征在于：所述通信控制电路为RS232接口、RS485接口或以太网接口通信电路，所述信号驱动电路为PWM驱动控制电路。
6.根据权利要求1所述的一种双馈风力发电机系统,其特征在于：所述直流电容组为星形连接或三角形连接。
7.根据权利要求1所述的一种双馈风力发电机系统,其特征在于：所述齿轮箱为风速控制箱。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106781922A (zh) * 2017-01-20 2017-05-31 江苏伟创晶智能科技有限公司 一种双馈异步风力发电系统
CN107437819A (zh) * 2017-08-08 2017-12-05 王飞 一种电力扩大发电系统
CN114204600A (zh) * 2021-12-15 2022-03-18 山东大学 一种交流自同步风力发电系统及其工作方法

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