CN214755545U - 一种风光集成式电压变送系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种风光集成式电压变送系统，用于提高电力输送稳定性。本申请包括：风力发电机组、光伏电池组、整流单元、Boost升压电路、逆变单元、直流断路器、直流母线以及主控器；风力发电机组与整流单元连接，光伏电池组与Boost升压电路连接，风力发电机组用于向整流单元输出电力，光伏电池组用于向Boost升压电路输出电力，整流单元以及Boost升压电路通过直流母线与逆变单元连接，逆变单元与目标电网连接，并向目标电网输送电力，逆变单元用于对直流母线输入的DC直流电转换为AC交流电，整流单元通过直流断路器与Boost升压电路连接；主控器用于采集整流单元以及Boost升压电路的输出电压，主控器还用于控制直流断路器闭合，使得整流单元与Boost升压电路并联。

Description

一种风光集成式电压变送系统

技术领域

本申请涉及电压控制技术领域，尤其涉及一种风光集成式电压变送系统。

背景技术

风能和太阳能是目前众多可再生新能源中，应用潜力最大、最具开发价值的两种发电方式。近年来，风力发电和太阳能发电技术快速发展，其独立应用技术已经成熟。太阳能发电系统的优点是供电可靠性高，运行维护成本低，缺点是系统造价高。风力发电系统的优点是发电量较大，系统造价和运行维护成本低，缺点是小型风力发电机可靠性低。

现有技术提供的方案中，不管是通过风力机组发电还是通过光伏电池组发电，其设备的工作状态都会受到天气变化的影响，例如，由于天气造成的影响，可能会导致设备的批量脱网，例如，如果突然变成阴天，可能会导致光伏发电批量脱网，或者如果突然发生超过切出风速的大风，可能会导致风机停止工作或者脱网，光伏电池组或者风机发电机组的工作状态波动会对电网造成很大的冲击，电力输送的稳定性较低。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种风光集成式电压变送系统，用于提升电力输送稳定性。

本申请提供的风光集成式电压变送系统包括：

风力发电机组、光伏电池组、整流单元、Boost升压电路、逆变单元、直流断路器、直流母线以及主控器；

所述风力发电机组与所述整流单元连接，所述光伏电池组与所述Boost升压电路连接，所述风力发电机组用于向所述整流单元输出电力，所述光伏电池组用于向所述Boost升压电路输出电力，所述整流单元以及所述Boost升压电路通过所述直流母线与所述逆变单元连接，所述逆变单元与目标电网连接，并向所述目标电网输送电力，所述逆变单元用于对所述直流母线输入的DC直流电转换为AC交流电，所述整流单元通过所述直流断路器与所述Boost升压电路连接；

所述主控器用于采集所述整流单元以及所述Boost升压电路的输出电压，所述主控器还用于控制所述直流断路器闭合，使得所述整流单元与所述Boost升压电路并联。

可选的，所述系统还设置有制动回路单元，所述制动回路单元与所述直流母线连接，所述制动回路单元中设置有制动电阻，所述制动回路单元用于通过所述制动电阻对所述直流母线进行泄荷，使得所述直流母线中的线路电压不超过所述预设阈值。

可选的，所述系统还设置有蓄电池，所述蓄电池与所述光伏电池组连接，所述蓄电池用于向所述光伏电池组供电，所述光伏电池组还用于向所述风力发电机组供电。

可选的，所述系统还设置有充电回路单元，所述充电回路单元与所述蓄电池以及所述光伏电池组连接，所述充电回路单元用于对所述蓄电池进行充电。

可选的，所述系统还设置有降压式变换BUCK电路，所述BUCK电路与所述整流单元连接，所述BUCK电路用于对所述整流单元输出的电压进行调制，所述主控器用于控制所述直流断路器闭合，使得所述BUCK电路与所述Boost升压电路并联。

可选的，所述系统还设置有加热器，所述加热器与所述逆变单元的输出端连接，所述逆变单元还用于向所述加热器供电，所述加热器用于向所述风力发电机组提供热量。

可选的，所述Boost升压电路中设置有二极管，所述二极管用于限制所述整流单元输出的电压的传递方向。

可选的，所述逆变单元的输出端与所述风力发电机组之间通过第一供电断路器连接，所述第一供电断路器用于控制所述输出端与所述风力发电机组之间供电线路的连接状态。

可选的，所述系统还设置有LC滤波器，所述LC滤波器与所述逆变单元的输出端连接，所述LC滤波器用于稳定所述逆变单元输出的电流。

可选的，所述逆变单元的输出端与所述目标电网之间通过网侧断路器连接，所述网侧断路器用于控制所述逆变单元与所述目标电网之间线路的连接状态。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

本申请提供的风光集成式电压变送系统中，Boost升压电路可以对光伏电池组的输出电压进行升压，整流单元可以对风力发电机组输出的AC交流电转换为DC直流电，主控器可以采集整流单元以及Boost升压电路的输出电压，并控制直流断路器闭合，使得整流单元与Boost升压电路并联，并联后可以向逆变单元输入DC直流电，逆变单元将DC直流电转换为AC交流电，并向目标电网输送电力。本申请中，通过Boost升压电路与整流单元的结合，可以对风光发电进行集成，并且可以使得Boost升压电路与整流单元的输出电压一致，提高电力输送的稳定性，减少应为机组状态的变化对电网产生冲击。

附图说明

为了更清楚地说明本申请中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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为本申请中提供的风光集成式电压变送系统的一个实施例结构示意图；

图2为本申请中提供的风光集成式电压变送系统的另一个实施例结构示意图。

具体实施方式

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅用于说明各部件或组成部分之间的相对位置关系，并不特别限定各部件或组成部分的具体安装方位。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，在本申请中所附图式所绘制的结构、比例、大小等，均仅用于配合说明书所揭示的内容，以供本领域技术人员了解与阅读，并非用于限定本申请可实施的限定条件，故不具有技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均仍应落在本申请所揭示的技术内容涵盖的范围内。

下面将结合本申请中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

风能和太阳能是目前众多可再生新能源中，应用潜力最大、最具开发价值的两种发电方式。近年来，风力发电和太阳能发电技术快速发展，其独立应用技术已经成熟。太阳能发电系统的优点是供电可靠性高，运行维护成本低，缺点是系统造价高。风力发电系统的优点是发电量较大，系统造价和运行维护成本低，缺点是小型风力发电机可靠性低。

现有技术提供的方案中，不管是通过风力机组发电还是通过光伏电池组发电，其设备的工作状态都会受到天气变化的影响，例如，由于天气造成的影响，可能会导致设备的批量脱网，例如，如果突然变成阴天，可能会导致光伏发电批量脱网，或者如果突然发生超过切出风速的大风，可能会导致风机停止工作或者脱网，光伏电池组或者风机发电机组的工作状态波动会对电网造成很大的冲击，电力输送的稳定性较低。

基于此，本申请提供了一种风光集成式电压变送系统，用于提高电力输送的稳定性。

请参阅图1至图2，本申请提供的风光集成式电压变送系统包括：

风力发电机组1、光伏电池组2、整流单元3、Boost升压电路4、逆变单元5、直流断路器6、直流母线7以及主控器8；

所述风力发电机组1与所述整流单元3连接，所述光伏电池组2与所述Boost升压电路4连接，所述风力发电机组1用于向所述整流单元3输出电力，所述光伏电池组2用于向所述Boost升压电路4输出电力，所述整流单元3以及所述Boost升压电路4通过所述直流母线7与所述逆变单元5连接，所述逆变单元5与目标电网连接，并向所述目标电网输送电力，所述逆变单元5用于对所述直流母线7输入的DC直流电转换为AC交流电，所述整流单元3通过所述直流断路器6与所述Boost升压电路4连接；

所述主控器8用于采集所述整流单元3以及所述Boost升压电路4的输出电压，当所述整流单元3以及所述Boost升压电路4的输出电压一致时，所述主控器8控制所述直流断路器6闭合，使得所述整流单元3与所述Boost升压电路4并联。

在实际应用中，风力发电机组1发出的AC交流电，经整流单元3变为DC直流电，输送到直流母线7；同时，光伏电池组2发出的DC直流电，经Boost升压电路4进行升压，主控器可以监控直流母线7的线路电压。同时，主控器采集Boost升压电路4以及整流单元3的输出电压，当二者电压相匹配时，主控器控制直流断路器闭合，实现电压并联直流能量共用直流母线7输出，(期间，当直流母线电压值超过一定的阈值，制动回路单元9启动工作，通过IGBT控制将能量向制动电阻释放，保证直流母线7电压平稳)。然后主控器8控制逆变单元5进行逆变，将DC直流电再次转变为与目标电网频率、幅值以及相位相同的三相交流电，送入目标电网。

本申请提供的风光集成式电压变送系统中，Boost升压电路可以对光伏电池组的输出电压进行升压，整流单元可以对风力发电机组输出的AC交流电转换为DC直流电，主控器可以采集整流单元以及Boost升压电路的输出电压，并控制直流断路器闭合，使得整流单元与Boost升压电路并联，并联后可以向逆变单元输入DC直流电，逆变单元将DC直流电转换为AC交流电，并向目标电网输送电力。本申请中，通过Boost升压电路与整流单元的结合，可以对风光发电进行集成，并且可以使得Boost升压电路与整流单元的输出电压一致，提高电力输送的稳定性，减少应为机组状态的变化对电网产生冲击。

可选的，所述系统还设置有制动回路单元9，所述制动回路单元9与所述直流母线7连接，所述制动回路单元9中设置有制动电阻，当所述主控器8确定所述直流母线7中的线路电压超过预设阈值时，所述制动回路单元9通过所述制动电阻对所述直流母线7进行泄荷，使得所述直流母线7中的线路电压不超过所述预设阈值。

当风力发电机组1、光伏电池组2其中一个发电单元运行时，在运行过程中其中一个发电单元切入造成直流母线7电压短时超过设定阈值，由于直流母线7中设置有制动回路单元可以控制能量，制动回路单元9通过制动电阻90对直流母线7中的能量进行消耗，防止瞬时的电压冲击，进一步提高电力输送的稳定性。

可选的，所述系统还设置有蓄电池10，所述蓄电池10与所述光伏电池组2连接，所述蓄电池10用于向所述光伏电池组2供电，所述光伏电池组2还用于向所述风力发电机组1供电。可选的，所述系统还设置有充电回路单元11，所述充电回路单元11与所述蓄电池10以及所述光伏电池组2连接，所述充电回路单元11用于对所述蓄电池9进行充电。

当目标电网未上电时，或者出现异常箱变跳闸故障时，通过蓄电池1010给风力发电机组供电，实现风机设备供电，实现风机安全保护(执行风机安全保护动作，防止重大事故发生)和快速并网发电提升发电量(风机预发电状态的准备)功能；在光伏电池组的输出端增加充电回路单元以及蓄电池10蓄电池10的容量可以根据实际使用情况来选择。在目标电网无法提供电能的阶段，由蓄电池10为光伏控制器及相关电气元件供电，提供系统工作电能。可以在电网无法提供电能的情况下，利用蓄电池10发出的电能，为风力发电机组1提供用电，减少使用柴油发电机繁琐程度和，降低工作量，同时，由于也可以规避柴油发电机发电谐波多，电压波动大，导致的器件损失的弊端，蓄电池10还可以用于发电机组的调试，可以极大程度的提高调试效率。

当风力发电机组1突然掉电，对于带病运行的机组(存在安全隐患的机组)，可能出现某些安全保护动作无法执行的情况，例如：电网掉电后风力发电机组3叶片未执行收桨，此时，机组应该执行侧风偏航保护功能，但是由于偏航系统不带电无法执行保护。而此时利用蓄电池给风机供电，就可以执行该保护。防止风机出现安全事故造成巨大损失。

可选的，所述系统还设置有降压式变换BUCK电路12，所述BUCK电路12与所述整流单元3连接，所述BUCK电路12用于对所述整流单元3输出的电压进行调制，当所述主控器8确定所述BUCK电路12的输出电压与所述Boost升压电路4的输出电压相匹配时，所述主控器8控制所述直流断路器6闭合，使得所述BUCK电路12与所述Boost升压电路4并联。

在实际应用中，风力发电机组1发出的AC交流电，经整流单元3变为DC直流电，之后经过BUCK电路12进行降压调制；光伏电池组2发出的DC直流电，当主控器8检测到BUCK电路的输出电压值与光伏电池组的输出电压值一致时，将BUCK电路与Boost升压电路并联，实现二者的共直流调制；电压并联后经过逆变单元5，将DC直流电再次转变为AC交流电，并通过逆变单元进行调制，得到与目标电网频率、幅值、相位相同的三相交流电，之后送入目标电网。

可选的，所述系统还设置有加热器13，所述加热器13与所述逆变单元5的输出端连接，所述逆变单元5还用于向所述加热器13供电，所述加热器13用于向所述风力发电机组1提供热量。

当风力发电机组1发生故障、电网断电或者长时间停机时，由光伏电池组提高电能，为加热器13按一定的启动时间提供电能，加热器13为机舱控制柜以及变桨控制柜除湿，防止风力发电机组的机舱控制柜、变桨控制柜因长时间断电而产生凝露，保护柜内器件的稳定性和可靠性，同时防止再上电时因凝露而导致柜内器件烧毁。

可选的，所述Boost升压电路4中设置有二极管，所述二极管用于限制所述整流单元3输出的电压的传递方向。

由于Boost升压电路4中设置有二极管，所以整流单元3输出的电压不会反向进入Boost升压电路4中

可选的，所述逆变单元5的输出端与所述风力发电机组1之间通过第一供电断路器15连接，所述第一供电断路器15用于控制所述输出端与所述风力发电机组1之间供电线路的连接状态。

可选的，所述系统还设置有LC滤波器16，所述LC滤波器16与所述逆变单元5的输出端连接，所述LC滤波器16用于稳定所述逆变单元5输出的电流。

可选的，所述逆变单元5的输出端与所述目标电网之间通过网侧断路器17连接，所述网侧断路器17用于控制所述逆变单元5与所述目标电网之间线路的连接状态。

需要说明的是，对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种风光集成式电压变送系统，其特征在于，包括：

风力发电机组、光伏电池组、整流单元、Boost升压电路、逆变单元、直流断路器、直流母线以及主控器；

所述风力发电机组与所述整流单元连接，所述光伏电池组与所述Boost升压电路连接，所述风力发电机组用于向所述整流单元输出电力，所述光伏电池组用于向所述Boost升压电路输出电力，所述整流单元以及所述Boost升压电路通过所述直流母线与所述逆变单元连接，所述逆变单元与目标电网连接，并向所述目标电网输送电力，所述逆变单元用于对所述直流母线输入的DC直流电转换为AC交流电，所述整流单元通过所述直流断路器与所述Boost升压电路连接；

所述主控器用于采集所述整流单元以及所述Boost升压电路的输出电压，所述主控器还用于控制所述直流断路器闭合，使得所述整流单元与所述Boost升压电路并联。

2.根据权利要求1中所述的风光集成式电压变送系统，其特征在于，所述风光集成式电压变送系统还设置有制动回路单元，所述制动回路单元与所述直流母线连接，所述制动回路单元中设置有制动电阻，所述制动回路单元用于通过所述制动电阻对所述直流母线进行泄荷，使得所述直流母线中的线路电压不超过预设阈值。

3.根据权利要求1中所述的风光集成式电压变送系统，其特征在于，所述风光集成式电压变送系统还设置有蓄电池，所述蓄电池与所述光伏电池组连接，所述蓄电池用于向所述光伏电池组供电，所述光伏电池组还用于向所述风力发电机组供电。

4.根据权利要求3中所述的风光集成式电压变送系统，其特征在于，所述风光集成式电压变送系统还设置有充电回路单元，所述充电回路单元与所述蓄电池以及所述光伏电池组连接，所述充电回路单元用于对所述蓄电池进行充电。

5.根据权利要求1中所述的风光集成式电压变送系统，其特征在于，所述风光集成式电压变送系统还设置有降压式变换BUCK电路，所述BUCK电路与所述整流单元连接，所述BUCK电路用于对所述整流单元输出的电压进行调制，所述主控器用于控制所述直流断路器闭合，使得所述BUCK电路与所述Boost升压电路并联。

6.根据权利要求1中所述的风光集成式电压变送系统，其特征在于，所述风光集成式电压变送系统还设置有加热器，所述加热器与所述逆变单元的输出端连接，所述逆变单元还用于向所述加热器供电，所述加热器用于向所述风力发电机组提供热量。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的风光集成式电压变送系统，其特征在于，所述Boost升压电路中设置有二极管，所述二极管用于限制所述整流单元输出的电压的传递方向。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的风光集成式电压变送系统，其特征在于，所述逆变单元的输出端与所述风力发电机组之间通过第一供电断路器连接，所述第一供电断路器用于控制所述输出端与所述风力发电机组之间供电线路的连接状态。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的风光集成式电压变送系统，其特征在于，所述风光集成式电压变送系统还设置有LC滤波器，所述LC滤波器与所述逆变单元的输出端连接，所述LC滤波器用于稳定所述逆变单元输出的电流。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的风光集成式电压变送系统，其特征在于，所述逆变单元的输出端与所述目标电网之间通过网侧断路器连接，所述网侧断路器用于控制所述逆变单元与所述目标电网之间线路的连接状态。

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