RU2785256C1 - Wind power plant - Google Patents

Wind power plant Download PDF

Info

Publication number
RU2785256C1
RU2785256C1 RU2022108505A RU2022108505A RU2785256C1 RU 2785256 C1 RU2785256 C1 RU 2785256C1 RU 2022108505 A RU2022108505 A RU 2022108505A RU 2022108505 A RU2022108505 A RU 2022108505A RU 2785256 C1 RU2785256 C1 RU 2785256C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wind
output
network
voltage
power
Prior art date
Application number
RU2022108505A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ильдар Фанильевич Зайнуллин
Original Assignee
Ильдар Фанильевич Зайнуллин
Filing date
Publication date
Application filed by Ильдар Фанильевич Зайнуллин filed Critical Ильдар Фанильевич Зайнуллин
Application granted granted Critical
Publication of RU2785256C1 publication Critical patent/RU2785256C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: wind energy.
SUBSTANCE: invention relates to wind energy, namely to wind power plants, and serves to convert the kinetic energy of the wind flow into electrical energy using at least two wind turbines and transfer the generated electrical energy to the regional power supply network. The wind farm contains at least two wind turbines for generating electricity, each of which contains a generator and a common device for supplying the generated electricity or part of it to the power supply network. At least two sections of DC buses, two input modules, two output modules and a control module are additionally introduced into the common feeder. The output of the alternating electric current generator of each wind turbine is connected through one of the inputs of the common supply device to the input of the corresponding input module, made in the form of a matching transformer, an AC rectifier, a DC sensor, a DC protection device connected in series. The output of each input module is connected to the DC bus section, and the input of the output module is connected to the bus section. phase current and voltage sensors. The output of the output module is connected to the power supply network through the output of the common feeder and the power line. The AC rectifier output is connected to the DC sensor input through a smoothing filter. In the output module, the step-up transformer and the first block of phase current and voltage sensors are connected through an electromagnetic compatibility filter.
EFFECT: increasing the reliability of generation, improving the weight and size indicators of wind turbines, increasing the efficiency of conversion, maintaining the static stability of generation during transients and deep voltage drawdowns in the network.
10 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэлектрическим станциям и служит для преобразования кинетической энергии ветрового потока в электрическую энергию с помощью ветроэнергетических установок, объединенных в ветряную электростанцию и передачу выработанной электрической энергии в региональную сеть электропитания. The invention relates to the field of wind energy, namely to wind power plants and serves to convert the kinetic energy of the wind flow into electrical energy using wind power plants combined into a wind farm and transfer the generated electrical energy to a regional power supply network.

Заявляемое изобретение направлено на создание новой структуры ветровой электростанции, основанной на принципах построения распределительных устройств электроустановок, обеспечивающей уменьшение массы ветроэнергетических установок, повышение надежности, увеличение эффективности преобразования, сохранение статической устойчивости генерации при переходных процессах и глубоких просадках напряжения сети.The claimed invention is aimed at creating a new structure of a wind power plant, based on the principles of constructing switchgears for electrical installations, providing a reduction in the mass of wind power plants, increasing reliability, increasing conversion efficiency, maintaining static stability of generation during transients and deep voltage drops in the network.

Активное развитие возобновляемых источников энергии является одним из основных факторов, стимулирующих рост рынка силовой электроники, требующих непрерывного повышения эффективности преобразования, надежности и упрощенной интеграции с внешними электрическими сетями.The active development of renewable energy sources is one of the main factors driving the growth of the power electronics market, requiring continuous improvement in conversion efficiency, reliability and simplified integration with external electrical networks.

Современная ветроэнергетика развивается по двум основным направлениям: Modern wind energy is developing in two main directions:

- ветроэнергетические установки (ВЭУ) малой мощности, предназначенные для обеспечения автономного электроснабжения изолированных объектов, удаленных от электрических сетей;- wind power plants (wind turbines) of low power, designed to provide autonomous power supply to isolated objects remote from electrical networks;

- крупные ветропарки (ВП) и ветряные электростанции (ВЭС), с установками ВЭУ мегаваттного класса, работающие в составе объединенных энергосистем.- large wind farms (WP) and wind power plants (WPP), with megawatt-class wind turbines operating as part of integrated energy systems.

Ветропарки (ВП) и ветряные электростанции (ВЭС) в зависимости от установленной мощности могут занимать значительные площади с расположением отдельных ветроэнергетических установок на разном уровне по вертикали и протяженности от сотен метров до единиц километров. С учетом довольно внушительных единичных мощностей современных ВЭУ (от 1 до 15 МВт), такое положение обуславливает необходимость применения промежуточных ступеней трансформации электрической энергии для снижения уровня электрических потерь. Wind farms (WP) and wind power plants (WPP), depending on the installed capacity, can occupy large areas with the location of individual wind turbines at different vertical levels and lengths from hundreds of meters to units of kilometers. Given the rather impressive unit capacities of modern wind turbines (from 1 to 15 MW), this situation necessitates the use of intermediate stages of electrical energy transformation to reduce the level of electrical losses.

Для передачи генерируемой электрической энергии в сеть электропитания современные ветропарки ВП и сетевые ВЭС снабжаются собственным повышающим разделительным трансформатором, а соединение ветроэнергетических установок между собой и повышающим разделительным трансформатором осуществляется на стороне среднего напряжения в диапазоне от 6 до 35 кВ. Актуальность проблемы заключается в значительной протяженности цепей среднего напряжения (локальная распределительная сеть, коллекторная сеть), к которой подключается большое количество параллельно работающих трансформаторов среднего напряжения, первичные обмотки которых подключены к выходам генераторов или инверторов каждой ВЭУ, в зависимости от структуры объединения мощностей станции. Расстояние между электрически связанными ветроэнергетическими установками и разделительными повышающими трансформаторами может достигать нескольких километров, вследствие чего локальная распределительная сеть (коллекторная сеть) имеет значительную протяженность. Любая неисправность в локальной распределительной сети ведет к аварийному отключению ВП или ВЭС и понижает общую надежность генерации.To transfer the generated electrical energy to the power supply network, modern VP wind farms and network WPPs are equipped with their own step-up isolation transformer, and the connection between the wind power plants and the step-up isolation transformer is carried out on the medium voltage side in the range from 6 to 35 kV. The urgency of the problem lies in the significant length of medium voltage circuits (local distribution network, collector network), to which a large number of medium voltage transformers operating in parallel are connected, the primary windings of which are connected to the outputs of generators or inverters of each wind turbine, depending on the structure of the station's power pooling. The distance between electrically connected wind turbines and isolation step-up transformers can reach several kilometers, as a result of which the local distribution network (collector network) has a significant length. Any malfunction in the local distribution network leads to an emergency shutdown of the VP or WPP and lowers the overall reliability of generation.

Кроме того, возникает сложность реализации следующих основных задач ветряных электростанций: точность и быстрота электромеханического управления скоростью вращения и моментами силы на валах электрогенераторов, все системы управления генерирующих инверторов должны одновременно и быстро формировать управляющие сигналы для независимого управления активной и реактивной мощностью, ограничивать токи короткого замыкания (КЗ), сохранять работоспособность при глубоких просадках напряжения сети (исключая случаи рассинхронизации выходных цепей), стабилизировать напряжение по величине и фазе при переходных процессах, обеспечивая статическую устойчивость, а также осуществлять максимально эффективный отбор мощности (МРРТ). In addition, it becomes difficult to implement the following main tasks of wind farms: accuracy and speed of electromechanical control of the rotation speed and torques on the shafts of electric generators, all control systems of generating inverters must simultaneously and quickly generate control signals for independent control of active and reactive power, limit short-circuit currents (short circuit), maintain operability during deep mains voltage drops (excluding cases of desynchronization of the output circuits), stabilize the voltage in magnitude and phase during transients, ensuring static stability, and also carry out the most efficient power take-off (MPRT).

Значительное количество генерирующих инверторов, работающих через трансформаторы среднего напряжения, выходы которых соединены параллельно, через локальную распределительную сеть (коллекторную сеть) приводит к следующим проблемам: сложность управление активной и реактивной мощностью без взаимного влияния, токи короткого замыкания на ВЭУ с преобразователями находятся в пределах 1,1 – 2,5 номинала и приводят к достаточно сложно реализуемой по условиям надежности и селективности защите без вероятности ложного срабатывания. Короткое замыкание в одном из силовых электронных ключей генерирующего инвертора переходит в межфазное КЗ, при этом мощность токов локальной распределительной сети значительна и по обратной трансформации (через трансформатор среднего напряжения), приводит к полному выходу из строя инвертора, без возможности быстрого восстановления работоспособности. A significant number of generating inverters operating through medium voltage transformers, the outputs of which are connected in parallel, through a local distribution network (collector network) leads to the following problems: it is difficult to control active and reactive power without mutual influence, short-circuit currents at wind turbines with converters are within 1 .1 - 2.5 nominal and lead to protection that is quite difficult to implement in terms of reliability and selectivity without the likelihood of false alarms. A short circuit in one of the power electronic switches of the generating inverter turns into an interphase short circuit, while the power of the currents of the local distribution network is significant and, by reverse transformation (through a medium voltage transformer), leads to a complete failure of the inverter, without the possibility of a quick recovery.

Известен силовой преобразователь (пат. РФ № 2408971 С2, МПК H02P9/04, опубл. 10.01.2011, Бюлл. №1), который может использоваться для сопряжения генератора, вырабатывающего регулируемое напряжение с регулируемой частотой с сетью питания, которая должна обеспечивать номинальное фиксированное напряжение с номинальной фиксированной частотой, содержащий первый активный выпрямитель/инвертор, электрически соединенный со статором генератора и содержащий силовые полупроводниковые вентили; второй активный выпрямитель/инвертор, содержащий силовые полупроводниковые вентили; звено ПТ, включенное между первым активным выпрямителем/инвертором и вторым активным выпрямителем/инвертором; фильтр, подключенный между вторым активным выпрямителем/инвертором и сетью питания, причем фильтр содержит сетевые клеммы, первый контроллер для первого активного выпрямителя/инвертора, и второй контроллер для второго активного выпрямителя/инвертора, причем в первом контроллере используется командный сигнал регулирования напряжения на звене ПТ, определяемый необходимым напряжением на звене ПТ, для управления силовыми полупроводниковыми вентилями первого активного выпрямителя/инвертора для достижения необходимого уровня напряжения на звене ПТ. A power converter is known (RF Pat. No. 2408971 C2, IPC H02P9/04, publ. 10.01.2011, Bull. No. 1), which can be used to interface a generator that generates an adjustable voltage with an adjustable frequency with a power supply network that should provide a nominal fixed voltage with a nominal fixed frequency, containing the first active rectifier/inverter electrically connected to the generator stator and containing power semiconductor valves; a second active rectifier/inverter containing power semiconductor valves; a FET link connected between the first active rectifier/inverter and the second active rectifier/inverter; a filter connected between the second active rectifier/inverter and the power supply network, wherein the filter contains network terminals, the first controller for the first active rectifier/inverter, and the second controller for the second active rectifier/inverter, wherein the first controller uses a voltage regulation command signal on the DC link , determined by the required voltage on the DC link, to control the power semiconductor valves of the first active rectifier/inverter to achieve the required voltage level on the DC link.

Основным недостатком указанного силового преобразователя является значительное число генерирующих устройств, силовых преобразователей, работающих параллельно с сетью электроснабжения или отдельных силовых преобразователей, содержащих повышающие трансформаторы, которые также работают параллельно с сетью электроснабжения или с входом дополнительного повышающего трансформатора, выход которого соединен с сетью электроснабжения, что снижает надежность функционирования. The main disadvantage of this power converter is a significant number of generating devices, power converters operating in parallel with the power supply network or separate power converters containing step-up transformers, which also work in parallel with the power supply network or with the input of an additional step-up transformer, the output of which is connected to the power supply network, which reduces the reliability of operation.

Известна ветровая электростанция с асинхронной машиной двойного питания и способ эксплуатации такой ветровой электростанции (заявка на изобретение РФ № 2010143316/07, МПК H02 P9/00, опубл. 10.05.2012 г., Бюлл. № 13), содержащая асинхронную машину двойного питания, а также преобразователь на стороне сети и преобразователь на стороне генератора, управляемые с помощью средства управления, при этом способ включает следующие операции:A wind power plant with an asynchronous dual-feed machine and a method for operating such a wind power plant are known (application for the invention of the Russian Federation No. 2010143316/07, IPC H02 P9/00, publ. and a mains-side converter and a generator-side converter controlled by the control means, the method including the following steps:

- в нормальном режиме работы преобразователями управляют с помощью средства управления с использованием управляемых переменных для нормального режима работы,- in normal operation, the converters are controlled by means of a control using controlled variables for normal operation,

- в случае сбоя в сети преобразователями управляют с помощью, по меньшей мере, одного управляющего модуля, который через управляемые переменные управляет крутящим моментом и/или активной мощностью и реактивным током и/или реактивной мощностью таким образом, что отключение асинхронной машины от сети будет произведено, только если напряжение в сети упадет ниже заданной характеристики напряжение-время, форма которой определяется множеством заранее выбираемых параметров, содержащихся, по меньшей мере, в одном управляющем модуле, при этом создают, по меньшей мере, одну первую функцию управляемой переменной, которая в случае сбоя обеспечивает получение управляемой переменной для крутящего момента и/или для активной мощности и которая включает, по меньшей мере, две базовые функции, первая из которых определяет уставку для крутящего момента и/или активной мощности после возникновении сбоя, а вторая - уставку для крутящего момента и/или активной мощности по завершении сбоя, причем создают также, по меньшей мере, одну вторую функцию управляемой переменной для реактивного тока и/или реактивной мощности, которая в случае сбоя обеспечивает получение управляемой переменной для управления, по меньшей мере, одним из преобразователей и которая включает, по меньшей мере, две базовые функции, из которых третья базовая функция определяет уставку для реактивной мощности и/или реактивного тока после возникновении сбоя, а четвертая базовая функция - уставку для реактивной мощности и/или реактивного тока по завершении сбоя.- in the event of a mains failure, the converters are controlled by at least one control unit, which, via controlled variables, controls the torque and/or active power and reactive current and/or reactive power in such a way that the asynchronous machine is disconnected from the network , only if the voltage in the network falls below the specified voltage-time characteristic, the shape of which is determined by a set of pre-selected parameters contained in at least one control module, while creating at least one first function of the controlled variable, which in the case failure provides a controlled variable for torque and/or active power and which includes at least two basic functions, the first of which determines the setpoint for torque and/or active power after a fault occurs, and the second - the setpoint for torque and / or active power at the end of the failure, and they also create e at least one second function of the controlled variable for reactive current and/or reactive power, which, in the event of a failure, provides a controlled variable for controlling at least one of the converters and which includes at least two basic functions, of which the third basic function determines the set point for reactive power and/or reactive current after the occurrence of a fault, and the fourth basic function determines the set point for reactive power and/or reactive current after the fault has ended.

К недостаткам данного технического решения следует отнести значительное число генерирующих асинхронных машин двойного питания ветроэнергетических установок, работающих параллельно с сетью электроснабжения, что снижает надежность генерации, а создание рассредоточенного сложного устройства управления крутящими моментами и/или активной мощностью и ее реактивным током и/или реактивной мощностью без взаимного влияния, приводит к достаточно сложно реализуемой по условиям надежности и селективности защите без вероятности ложного срабатывания, что также снижает надежность ветровой электростанции.The disadvantages of this technical solution include a significant number of generating asynchronous dual-fed wind turbines operating in parallel with the power supply network, which reduces the reliability of generation, and the creation of a dispersed complex device for controlling torque and/or active power and its reactive current and/or reactive power without mutual influence, leads to protection that is quite difficult to implement in terms of reliability and selectivity without the likelihood of false alarms, which also reduces the reliability of the wind farm.

Известна ветроэлектрическая станция (пат. РФ № 2221165 С2, МПК F03D9/00, H02J3/38, опубл. 10.01.2004 г., Бюлл. №1), включающая по меньшей мере одну ветроэлектрическую установку, которая содержит ветротурбину, электрический генератор, приводимый в движение этой ветротурбиной, выпрямитель, и электрическую соединительную линию постоянного напряжения между выпрямителем, установленным в ветроэлектрической установке, и инвертором, который со стороны переменного тока соединен с магистральной или распределительной сетью и установлен в станции со стороны сети. Ветроэлектрическая станция содержит преобразователь постоянного тока, который со стороны низкого напряжения соединен с выпрямителем, а со стороны высокого напряжения – с инвертором, и установлен в станции со стороны ветроэлектрической установки.Known wind power station (US Pat. No. 2221165 C2, IPC F03D9/00, H02J3/38, publ. 10.01.2004, Bull. No. 1), including at least one wind power plant, which contains a wind turbine, an electric driven by this wind turbine, a rectifier, and a direct voltage electrical connecting line between the rectifier installed in the wind power plant and the inverter, which is connected on the AC side to the main or distribution network and installed in the station on the network side. The wind power station contains a DC converter, which is connected to the rectifier on the low voltage side, and to the inverter on the high voltage side, and is installed in the station on the side of the wind power plant.

Ветроэлектрическая станция содержит один общий сетевой инвертор повышенной мощности, централизующий генерацию, а также высоковольтную соединительную линию электропередачи постоянного тока (до 400 кВ).The wind power plant contains one common high-power grid inverter centralizing generation, as well as a high-voltage direct current power transmission line (up to 400 kV).

Недостатком известной ветроэлектрической станции является наличие соединения выходов выпрямителей ветроэлектрических установок с преобразователем постоянного тока в постоянный DC/DC со стороны низкого напряжения, формирующего общую коллекторную сеть низкого напряжения постоянного тока значительной протяженности, для суммирования мощностей генераторов ветроэлектрических установок, что приводит к внутренним энергетическим потерям станции и снижает ее эффективность и общую надежность.The disadvantage of the known wind power station is the connection of the outputs of the wind turbine rectifiers with the DC/DC converter from the low voltage side, which forms a common low voltage DC collector network of considerable length, to sum the powers of the generators of the wind turbines, which leads to internal energy losses of the station. and reduces its efficiency and overall reliability.

Недостатками являются также наличие дополнительных ступеней преобразования электрической энергии в преобразователе постоянного тока в постоянный DC/DC, включающем преобразование постоянного тока низкого напряжения в переменный с помощью инвертора, повышение его с помощью трансформатора и последующее выпрямление с помощью выпрямителя. При этом номинальная мощность преобразователя постоянного тока в постоянный DC/DC должна быть равна номинальной мощности сетевого инвертора или суммарной мощности всех ветроэлектрических установок, формирующих ветроэлектрическую станцию. The disadvantages are also the presence of additional stages of converting electrical energy in the DC/DC DC/DC converter, which includes converting low-voltage direct current into alternating current using an inverter, increasing it using a transformer, and then rectifying it using a rectifier. In this case, the rated power of the DC/DC converter must be equal to the rated power of the grid inverter or the total power of all wind turbines that form the wind power plant.

Известна ветровая электростанция с множеством ветроэнергетических установок (пат. РФ № 2459112, МПК F03D9/00, опубл. 20.08.2012, Бюлл. №23), содержащая, размещенную на башне гондолу с ротором, генератором, выпрямителем переменного тока на стороне генератора, выпрямителем переменного тока на стороне сети, и трансформатором, причем упомянутые оба выпрямителя переменного тока на стороне постоянного напряжения электрически связаны друг с другом, а выпрямитель переменного тока на стороне сети связан на стороне переменного напряжения через трансформатор с местом ввода энергии сети, принимающей энергию. Каждый фазный модуль выпрямителя переменного тока на стороне сети содержит верхнюю и нижнюю ветвь вентилей, содержащую по меньшей мере две электрически последовательно включенные двухполюсные подсистемы. Выпрямитель переменного тока на стороне генератора и выпрямитель переменного тока на стороне сети связаны друг с другом на стороне постоянного напряжения посредством кабеля постоянного тока. Таким образом формируется ветровая электростанция, состоящая из множества ветроэнергетических установок, обладающая гибкостью по постоянному току, а гондолы в каждой ветроэнергетической установке имеют меньший собственный вес.Known wind power plant with many wind turbines (US Pat. RF No. 2459112, IPC F03D9/00, publ. 20.08.2012, Bull. No. 23), containing placed on the tower gondola with a rotor, a generator, an AC rectifier on the side of the generator, a rectifier and a transformer, wherein said both DC-side AC rectifiers are electrically connected to each other, and the grid-side AC rectifier is connected on the AC side via a transformer to the power input point of the power-receiving network. Each phase module of the AC rectifier on the network side contains the upper and lower branches of the valves, containing at least two bipolar subsystems electrically connected in series. The alternator on the generator side and the AC on the mains side are connected to each other on the DC voltage side via a DC cable. In this way, a wind farm is formed, consisting of many wind turbines, having DC flexibility, and the nacelles in each wind turbine have a lower dead weight.

Недостатком является низкая надежность, связанная с повышенной массой ветроэнергетических установок, так как часть оборудования, преобразующего электрическую энергию генераторов,
располагается в гондолах, а гибкая структура по постоянному току (электрический кабель) имеет значительную протяженность, т.к. ветроэнергетические установки могут быть разнесены друг от друга на несколько километров, что снижает общую надежность и эффективность.
The disadvantage is the low reliability associated with the increased mass of wind turbines, since part of the equipment that converts the electrical energy of generators,
is located in gondolas, and the flexible structure for direct current (electric cable) has a significant length, because Wind turbines can be separated from each other by several kilometers, which reduces the overall reliability and efficiency.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению, является ветряная ферма (пат. РФ № 2627230 С1, МПК F03D9/00, опубл. 04.08.2017, Бюлл. №22), принятая за прототип, содержащая по меньшей мере две ветряные турбины для выработки электроэнергии и общее устройство подачи для подачи выработанной электроэнергии или ее части в сеть электропитания, при этом ветряные турбины и устройство подачи соединены через электрическую сеть напряжения постоянного тока. Для того, чтобы подавать электроэнергию, вырабатываемую соответствующими ветряными турбинами в виде постоянного электрического тока, в общее устройство подачи, сеть постоянного тока имеет напряжение в диапазоне 5-10 кВ, и каждая ветряная турбина содержит генератор для генерирования переменного электрического тока, выпрямитель для выпрямления сгенерированного переменного электрического тока в первый постоянный ток, имеющий первое напряжение постоянного тока, и повышающий преобразователь для повышения первого постоянного напряжения постоянного тока до второго напряжения постоянного тока, которое выше, чем первое напряжение постоянного, при этом сеть напряжения постоянного тока включает в себя шину и множество соединений линий, и при этом второе напряжение постоянного тока подается в сеть напряжения постоянного тока ветряной фермы.The closest to the claimed invention is a wind farm (RF Pat. No. 2627230 C1, IPC F03D9 / 00, publ. 08/04/2017, Bull. No. 22), taken as a prototype, containing at least two wind turbines for generating electricity and a common a supply device for supplying the generated electricity or part of it to the power supply network, while the wind turbines and the supply device are connected via a DC voltage electrical network. In order to supply the electric power generated by the respective wind turbines in the form of direct electric current to a common supply device, the direct current network has a voltage in the range of 5-10 kV, and each wind turbine contains a generator for generating alternating electric current, a rectifier for rectifying the generated and a boost converter for stepping up the first DC voltage to a second DC voltage that is higher than the first DC voltage, wherein the DC voltage network includes a bus and a plurality line connections, while the second DC voltage is supplied to the wind farm DC voltage network.

Недостатками прототипа являются низкая надежность и эффективность, обусловленные тем, что повышающие преобразователи ветряных турбин для повышения первого постоянного тока до второго постоянного тока, должны содержать последовательно соединенные многофазный DC/AC инвертор, повышающий трансформатор, AC/DC выпрямитель, сглаживающий фильтр. Данное обстоятельство, увеличивает число преобразований электрической энергии и соответственно повышает потери при преобразовании, а значительная протяженность сети напряжения постоянного тока, включающей в себя шину и множество соединений линий, неисправность в которых может привести к прекращению генерации ветряной фермы.The disadvantages of the prototype are low reliability and efficiency, due to the fact that step-up converters of wind turbines to increase the first DC to the second DC must contain series-connected multi-phase DC/AC inverter, step-up transformer, AC/DC rectifier, smoothing filter. This circumstance increases the number of conversions of electrical energy and, accordingly, increases the losses during conversion, and the significant length of the DC voltage network, which includes a bus and many line connections, a failure in which can lead to a cessation of wind farm generation.

Указанные недостатки прототипа определяют решаемые заявляемым изобретением проблемы, к основной задаче изобретения относится создание ветряной электростанции, обладающей высокой надежностью, улучшенными массогабаритными показателями ветроэнергетических установок и высокой эффективностью преобразования. These disadvantages of the prototype determine the problems solved by the claimed invention, the main objective of the invention is the creation of a wind power plant with high reliability, improved weight and size parameters of wind turbines and high conversion efficiency.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении надежности ветряной электростанции. The technical result to which the claimed invention is directed is to increase the reliability of the wind farm.

При этом достигается увеличение эффективности преобразования, сохранение статической устойчивости генерации при переходных процессах и глубоких просадках напряжения сети, уменьшение массы оборудования, размещенного в гондоле и башне ветроэнергетических установок. At the same time, an increase in the conversion efficiency is achieved, the preservation of the static stability of generation during transients and deep voltage drawdowns of the network, and a reduction in the mass of equipment located in the nacelle and tower of wind turbines.

Указанный технический результат достигается тем, что в ветряной электростанции, содержащей, по меньшей мере две ветряные турбины для выработки электроэнергии, каждая из которых содержит генератор для генерирования переменного электрического тока и общее устройство подачи выработанной электроэнергии или ее части в сеть электропитания, новым является то, что в общее устройство подачи дополнительно введены по меньшей мере, две секции шин постоянного тока, два входных модуля, два выходных модуля и модуль управления, при этом выход генератора переменного электрического тока каждой ветряной турбины соединен через один из входов общего устройства подачи с входом соответствующего входного модуля, выполненного в виде последовательно соединенных согласующего трансформатора, выпрямителя переменного тока, датчика постоянного тока, аппарата защиты постоянного тока, выход каждого входного модуля соединен с секцией шин постоянного тока, а к секции шин постоянного тока подключен вход выходного модуля, выполненного в виде последовательно соединенных коммутатора постоянного тока, автономного сетевого инвертора, повышающего трансформатора, первого блока фазных датчиков тока и напряжения, коммутатора переменного тока, второго блока фазных датчиков тока и напряжения, а выход выходного модуля через выход общего устройства подачи и линию электропередачи соединен с сетью электропитания. The specified technical result is achieved by the fact that in a wind farm containing at least two wind turbines for generating electricity, each of which contains a generator for generating alternating electric current and a common device for supplying the generated electricity or part of it to the power supply network, what is new is that at least two sections of DC buses, two input modules, two output modules and a control module are additionally introduced into the common feeder, while the output of the alternating electric current generator of each wind turbine is connected through one of the inputs of the common feeder to the input of the corresponding input module, made in the form of a matching transformer, an AC rectifier, a DC sensor, a DC protection device connected in series, the output of each input module is connected to the DC bus section, and the input of the output m is connected to the DC bus section. a module made in the form of a series-connected DC switch, an autonomous network inverter, a step-up transformer, the first block of phase current and voltage sensors, an alternating current switch, a second block of phase current and voltage sensors, and the output of the output module through the output of a common feeder and a power line connected to the power supply.

Рационально в ветряной электростанции в входном модуле, выход выпрямителя переменного тока соединять с входом датчика постоянного тока через сглаживающий фильтр.It is rational in a wind farm in the input module to connect the output of the AC rectifier to the input of the DC sensor through a smoothing filter.

Целесообразно в ветряной электростанции в выходном модуле повышающий трансформатор и первый блок фазных датчиков тока и напряжения соединять через фильтр электромагнитной совместимости.It is expedient to connect the step-up transformer and the first block of phase current and voltage sensors in the wind farm through the EMC filter in the output module.

В одном из вариантов выполнения в ветряной электростанции можно применить выпрямители переменного тока, выполненные с последовательным соединением мостов. In one embodiment, a wind farm can use AC rectifiers made with a series connection of bridges.

Рационально в ветряной электростанции цепи последовательного соединения мостов выпрямителей переменного тока, объединять в общую электрически нейтральную цепь постоянного тока (М +). It is rational in a wind farm to combine the series connection circuits of AC rectifier bridges into a common electrically neutral DC circuit (M + ).

Целесообразно в ветряной электростанции снабжать секции шин постоянного тока дополнительной электрически нейтральной шиной постоянного тока (М +). It is advisable in a wind farm to supply sections of DC busbars with an additional electrically neutral DC busbar (M + ).

Рекомендуется в ветряной электростанции к секции шин постоянного тока подключать по меньшей мере один блок конденсаторов.It is recommended that at least one bank of capacitors be connected to the DC bus section in a wind farm.

В ветряной электростанции в одном из вариантов выполнения модуль управления соединен с выходом датчика постоянного тока и с входом и выходом автономного сетевого инвертора.In a wind farm, in one embodiment, the control module is connected to the output of a DC sensor and to the input and output of a stand-alone grid inverter.

Целесообразно в ветряной электростанции выходы первого и второго блока фазных датчиков тока и напряжения соединять с входами автономного сетевого инвертора.It is advisable in a wind farm to connect the outputs of the first and second block of phase current and voltage sensors to the inputs of an autonomous network inverter.

Рекомендуется в ветряной электростанции к секции шин постоянного тока подключать минимум один аккумуляторный накопитель электрической энергии мегаваттного класса, состоящий из двух последовательно соединенных накопителей.In a wind farm, it is recommended to connect at least one megawatt-class electrical energy storage unit, consisting of two storage units connected in series, to the DC busbar section.

Повышение надежности ветряной электростанции обеспечивается за счет применения гибкой структуры, в которой ветровые турбины объединены в группы, выработанная энергия которых преобразуется входным модулем, суммируется на секциях шин постоянного тока и подается выходным модулем в сеть с обеспечением резервирования и автоматического переключения при аварийных режимах. The increase in the reliability of the wind farm is ensured by the use of a flexible structure in which wind turbines are combined into groups, the generated energy of which is converted by the input module, summed up on the DC bus sections and fed by the output module to the network with redundancy and automatic switching in emergency modes.

Увеличение эффективности преобразования обеспечивается за счет осуществления автономными сетевыми инверторами максимально эффективного отбора мощности (МРРТ) от групп ветряных турбин, создание общей электрической нейтрали постоянного тока (М+), позволяет применять RB-IGBT модули с трехуровневой топологией в автономных сетевых инверторах, которые снижают потери при переключении, расширяют спектральный состав выходного напряжения, улучшают фильтрацию и качество выработанной электроэнергии. The increase in conversion efficiency is ensured by the implementation of autonomous network inverters of the most efficient power take-off (MPPT) from groups of wind turbines, the creation of a common electrical neutral DC (M + ), allows the use of RB-IGBT modules with a three-level topology in autonomous network inverters, which reduce losses when switching, they expand the spectral composition of the output voltage, improve filtering and the quality of the generated electricity.

Сохранение статической устойчивости генерации при переходных процессах и глубоких просадках напряжения сети обеспечивается за счет суммарной емкостной энергии блоков конденсаторов большой емкости, конденсаторов сглаживающих LC-фильтров ветроэнергетических установок и емкостных аккумуляторных накопителей электрической энергии мегаваттного класса, формирующих общую буферную мощность. Preservation of the static stability of generation during transients and deep drawdowns of the mains voltage is ensured by the total capacitive energy of high-capacity capacitor banks, capacitors of smoothing LC filters of wind power plants and capacitive storage batteries of megawatt-class electrical energy, which form the total buffer power.

Уменьшение массы ветроэнергетических установок осуществляется за счет переноса основного электрооборудования ветроэнергетических установок в общее устройство подачи (комплексную электроустановку), расположенную в наземной геометрически центральной части ветряной электростанции. Reducing the mass of wind turbines is carried out by transferring the main electrical equipment of wind turbines to a common supply device (complex electrical installation) located in the ground geometrically central part of the wind farm.

Технический результат предлагаемого изобретения достигаются за счет создания новой структуры ветряной электростанции, основанной на принципах построения распределительных устройств электроустановок. Формирование основных принципов построения распределительных устройств наилучшим образом подходят для решения подобной задачи. The technical result of the invention is achieved by creating a new structure of the wind farm, based on the principles of construction of switchgears of electrical installations. The formation of the basic principles for the construction of switchgears is best suited for solving such a problem.

Компоновка и принципы построения электроустановок и комплексных распределительных устройств наиболее подходят для создания новой структуры ветряной электростанции и устраняет целый ряд недостатков у существующих ветряных электростанций (ВЭС) и ветропарков (ВП)The layout and principles of construction of electrical installations and complex switchgears are most suitable for creating a new structure of a wind farm and eliminates a number of shortcomings in existing wind farms (WPPs) and wind farms (WP)

Очевидными достоинствами подобной схемы является полное исключение технических решений, содержащих значительное количество генерирующих инверторов или генераторов с трансформаторами среднего напряжения работающих параллельно, за счет централизации всей генерации в автономных сетевых инверторах повышенной мощности, преобразующих электрическую энергию постоянного тока в трехфазный переменный ток, который повышается посредством повышающих трансформаторов, до величины сетевого напряжения, фильтруется фильтрами электромагнитной совместимости и через коммутаторы переменного тока и линию электропередачи отдается в сеть. Большая мощность автономных сетевых инверторов централизует преобразование, обеспечивает статическую устойчивость генерации, является микропроцессорной быстродействующей защитой повышающих разделительных трансформаторов и повышает общую надежность ветряной электростанции.The obvious advantages of such a scheme are the complete exclusion of technical solutions containing a significant number of generating inverters or generators with medium voltage transformers operating in parallel, due to the centralization of all generation in autonomous network inverters of increased power, which convert DC electrical energy into three-phase alternating current, which is increased by means of step-up transformers, to the value of the mains voltage, is filtered by electromagnetic compatibility filters and is fed into the network through alternating current switches and a power line. The large capacity of stand-alone grid inverters centralizes the conversion, ensures the static stability of generation, is a microprocessor-based high-speed protection of step-up isolation transformers, and improves the overall reliability of the wind farm.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где:The claimed invention is illustrated by drawings, where:

на фиг. 1 - представлена обобщенная электрическая схема ветряной электростанции с оптимальным вариантом подключения к региональной сети электропитания,in fig. 1 - a generalized electrical circuit of a wind farm is presented with the best option for connecting to a regional power supply network,

на фиг. 2 - изображена схема управляющих связей между компонентами ветряной электростанции, где направление управляющих воздействий и направление потоков информации показаны стрелками,in fig. 2 - a diagram of control links between the components of a wind farm is shown, where the direction of control actions and the direction of information flows are shown by arrows,

на фиг. 3 - отображена электрическая схема соединения выпрямителя переменного тока с последовательным соединением мостов и сглаживающего фильтра,in fig. 3 - an electrical diagram of the connection of an AC rectifier with a series connection of bridges and a smoothing filter is displayed,

на фиг. 4 - показана электрическая схема с аппаратами защиты и блоком конденсаторов,in fig. 4 - shows an electrical circuit with protection devices and a block of capacitors,

на фиг. 5 - представлена электрическая схема соединения аккумуляторного накопителя электрической энергии мегаваттного класса с шинами секции постоянного тока,in fig. 5 - an electrical diagram of the connection of a megawatt class battery storage device with the buses of the DC section is shown,

на фиг. 6 - изображена диаграмма переключения ШИМ на основе RB-IGBT модулей с обратной запирающей способностью (технология с фиксированной нейтральной точкой и трехуровневой топологией), за один период восемь сигналов с уровнем сигнала 1/2. Результирующая выходная мощность имеет три уровня (0, 1/2 и 1 — полная мощность) и профиль, более близкий к синусоидальному, чем в двухуровневой топологии,in fig. 6 is a PWM switching diagram based on RB-IGBT modules with reverse blocking capacity (fixed neutral point technology and three-level topology), eight signals with a signal level of 1/2 in one period. The resulting output power has three levels (0, 1/2 and 1 full power) and a profile that is closer to sinusoidal than in a two-level topology,

на фиг. 7 - представлена диаграмма переключения ШИМ на основе RB-IGBT модулей с обратной запирающей способностью (технология с фиксированной нейтральной точкой и трехуровневой топологией), за один период шестнадцать сигналов с уровнем сигнала 1/2. Результирующая выходная мощность имеет три уровня (0, 1/2 и 1 — полная мощность) и профиль, более близкий к синусоидальному, чем в двухуровневой топологии.in fig. 7 is a PWM switching diagram based on RB-IGBT modules with reverse blocking capacity (fixed neutral point technology and three-level topology), sixteen signals with signal level 1/2 in one period. The resulting output power has three levels (0, 1/2 and 1 full power) and a profile that is closer to sinusoidal than in a two-level topology.

Ветряная электростанция содержит, четыре ветряные турбины 1, 2, 3, 4, для выработки электроэнергии, каждая из которых содержит генератор 5, 6, G, для генерирования переменного электрического тока и общее устройство подачи 7 выработанной электроэнергии или ее части в сеть электропитания. В общее устройство подачи 7 дополнительно введены по меньшей мере; две секции шин постоянного тока 10, 11, два входных модуля 12, 13, три выходных модуля 14, 15, 16 и модуль управления 17 (фиг.2). Выход генератора 5 переменного электрического тока ветряной турбины 1 соединен через один из входов 8 общего устройства подачи 7 с входом соответствующего входного модуля 12, выполненного в виде последовательно соединенных согласующего трансформатора 18, выпрямителя переменного тока 19, датчика постоянного тока 21 и аппарата защиты постоянного тока 22. Выход входного модуля 12 соединен с первой секцией шин постоянного тока 10, к которой подключен вход выходного модуля 14, выполненного в виде последовательно соединенных коммутатора постоянного тока 23, автономного сетевого инвертора 24, повышающего трансформатора 25, первого блока фазных датчиков тока и напряжения 27, коммутатора переменного тока 28 и второго блока фазных датчиков тока и напряжения 29. Выход выходного модуля 14 через выход 30 общего устройства подачи 7 и линию электропередачи 31 соединен с сетью электропитания 33.The wind farm contains four wind turbines 1, 2, 3, 4 for generating electricity, each of which contains a generator 5, 6, G, for generating alternating electric current and a common device for supplying 7 of the generated electricity or part of it to the power supply network. In the common feeder 7 additionally introduced at least; two sections of DC buses 10, 11, two input modules 12, 13, three output modules 14, 15, 16 and a control module 17 (figure 2). The output of the alternating electric current generator 5 of the wind turbine 1 is connected through one of the inputs 8 of the common supply device 7 with the input of the corresponding input module 12, made in the form of a matching transformer 18, an AC rectifier 19, a DC sensor 21 and a DC protection device 22 connected in series The output of the input module 12 is connected to the first section of the DC buses 10, to which the input of the output module 14 is connected, made in the form of a series-connected DC switch 23, an autonomous network inverter 24, a step-up transformer 25, the first block of phase current and voltage sensors 27, AC switch 28 and the second block of phase current and voltage sensors 29. The output of the output module 14 through the output 30 of the common feeder 7 and the power line 31 is connected to the power supply network 33.

Цепи электрического соединения 34 и 35 генераторов 5 и 6 двух ветряных турбин 1 и 4 с входами 8 и 9 общего устройства подачи 7 и всех остальных ветряных турбин ветряной электростанции могут быть выполнены, например, в виде силовых электрических кабелей с номинальным напряжением в диапазоне от 3кВ до 75 кВ, (75 кВ - это максимальное номинальное напряжение синхронных генераторов, например, ТВМ – 500), при этом общее устройство подачи расположено в геометрически центральной части ветряной электростанции. Например, ветряные турбины находящиеся ближе к общему устройству подачи 7 могут иметь номинальную величину выходного напряжения генераторов равную 3 кВ, а ветряные турбины, расположенные на значительном расстоянии, номинальную величину выходного напряжения 75 кВ, в приоритетном варианте все генераторы 5, 6 и т.д., всех ветряных турбин электростанции имеют номинальное напряжение 75 кВ, при этом за счет высокого напряжения снижаются внутренние потери ветряной электростанции.The electrical connection circuits 34 and 35 of generators 5 and 6 of two wind turbines 1 and 4 with inputs 8 and 9 of a common supply device 7 and all other wind turbines of a wind farm can be made, for example, in the form of power electric cables with a rated voltage in the range of 3 kV up to 75 kV, (75 kV is the maximum rated voltage of synchronous generators, for example, TVM - 500), while the common feeder is located in the geometrically central part of the wind farm. For example, wind turbines located closer to the common feeder 7 can have a nominal generator output voltage of 3 kV, and wind turbines located at a considerable distance, a nominal output voltage of 75 kV, in the priority case, all generators 5, 6, etc. ., all wind turbines of the power plant have a rated voltage of 75 kV, while due to the high voltage, the internal losses of the wind power plant are reduced.

Входные модули 12, 13 ветряных турбин 1 и 4 для упрощения схемы показаны более подробно, эти детали повторяются для всех остальных ветряных турбин 2, 3 и т.д. ветряной электростанции и имеют аналогичную последовательность электрического соединения элементов. Input modules 12, 13 of wind turbines 1 and 4 are shown in more detail to simplify the diagram, these details are repeated for all other wind turbines 2, 3, etc. wind farm and have a similar sequence of electrical connection of elements.

В предпочтительном варианте выполнения, во входных модулях 12 и 13 выходы выпрямителей переменного тока 19 и 37 соединены с входами датчиков постоянного тока 21 и 39 через сглаживающие фильтры 20 и 38. In the preferred embodiment, in the input modules 12 and 13, the outputs of the AC rectifiers 19 and 37 are connected to the inputs of the DC sensors 21 and 39 through smoothing filters 20 and 38.

Общее устройство подачи 7 по своей сути является электроустановкой, расположенной в геометрическом центре ветряной электростанции для отдачи генерируемой электрической энергии в сеть электропитания. Общее устройство подачи имеет в приоритетном варианте исполнения три выходных модуля 14, 15, 16, выходы которых подключены к выходам 30, 57, 48, общего устройства подачи 7. The common feeder 7 is essentially an electrical installation located in the geometric center of the wind farm for the return of the generated electrical energy to the power supply network. The common feeder has in the priority version three output modules 14, 15, 16, the outputs of which are connected to the outputs 30, 57, 48, of the common feeder 7.

Целесообразно в ветряной электростанции в выходных модулях 14, 15, 16, повышающие трансформаторы 25, 52, 43 и, соответственно, первые блоки фазных датчиков тока и напряжения 27, 54, 45, соединять через фильтры электромагнитной совместимости 26, 53, 44.It is advisable in the wind farm in the output modules 14, 15, 16, step-up transformers 25, 52, 43 and, accordingly, the first blocks of phase current and voltage sensors 27, 54, 45, to be connected through electromagnetic compatibility filters 26, 53, 44.

Выход генератора 6 переменного электрического тока ветряной турбины 4, соединен с помощью силового электрического кабеля 35 с входом 9 общего устройство подачи 7 и входом соответствующего входного модуля 13, выполненного в виде последовательно соединенных согласующего трансформатора 36, выпрямителя переменного тока 37, сглаживающего фильтра 38, датчика постоянного тока 39, аппарата защиты постоянного тока 40. Выход входного модуля 13 соединен со второй секцией шин постоянного тока 11, к которой подключен вход выходного модуля 16, выполненного в виде последовательно соединенных коммутатора постоянного тока 41, автономного сетевого инвертора 42, повышающего трансформатора 43, фильтра электромагнитной совместимости 44, первого блока фазных датчиков тока и напряжения 45, коммутатора переменного тока 46, второго блока фазных датчиков тока и напряжения 47, а выход выходного модуля 16 через выход 48 общего устройства подачи 7 и линию электропередачи 49 соединен с сетью электропитания 33.The output of the alternating current generator 6 of the wind turbine 4 is connected by means of a power cable 35 to the input 9 of the common supply device 7 and the input of the corresponding input module 13, made in the form of a matching transformer 36, an AC rectifier 37, a smoothing filter 38, a sensor connected in series DC 39, DC protection device 40. The output of the input module 13 is connected to the second section of the DC buses 11, to which the input of the output module 16 is connected, made in the form of a series-connected DC switch 41, an autonomous network inverter 42, a step-up transformer 43, electromagnetic compatibility filter 44, the first block of phase current and voltage sensors 45, the AC switch 46, the second block of phase current and voltage sensors 47, and the output of the output module 16 through the output 48 of the common feeder 7 and the power line 49 is connected to the power supply network 33.

Два выходных модуля 14 и 16 описаны выше, а третий выходной модуль 15, состоит из коммутатора постоянного тока 61, подключенного к шинам первой секции постоянного тока 10, коммутатора постоянного тока 62, подключенного к объединяющей цепи аккумуляторных накопителей электрической энергии мегаваттного класса 66, 67 и коммутатора постоянного тока 63, подключенного к шинам второй секции постоянного тока 11. Выходы коммутаторов постоянного тока 61, 62, 63, соединены с входом автономного сетевого инвертора 51, далее с последовательно соединенными повышающим трансформатором 52, фильтром электромагнитной совместимости 53, первым блоком фазных датчиков тока и напряжения 54, коммутатором переменного тока 55, вторым блоком фазных датчиков тока и напряжения 56, и через выход 57 общего устройства подачи 7 и линию электропередачи 58, третий выходной модуль 15 соединен с сетью электропитания 33. The two output modules 14 and 16 are described above, and the third output module 15 consists of a DC switch 61 connected to the buses of the first DC section 10, a DC switch 62 connected to the interconnecting circuit of the megawatt class 66, 67 and a DC switch 63 connected to the buses of the second DC section 11. The outputs of the DC switches 61, 62, 63 are connected to the input of an autonomous network inverter 51, then to a step-up transformer 52 connected in series, an electromagnetic compatibility filter 53, the first block of phase current sensors and voltage 54, an alternating current switch 55, a second block of phase current and voltage sensors 56, and through the output 57 of the common feeder 7 and the power line 58, the third output module 15 is connected to the power supply network 33.

Линии электропередачи 31, 58, 49, могут быть выполнены в виде воздушных линий с номинальным напряжением 110 кВ или 220 кВ. Коммутаторы переменного тока 32, 59, 50, соединяющие линии электропередачи 31, 58, 49, с сетью электропитания 33, расположены на стороне сети и управляются (фиг. 1, 2) сетевым оператором 68.Power lines 31, 58, 49 can be made in the form of overhead lines with a rated voltage of 110 kV or 220 kV. The AC switches 32, 59, 50 connecting the power lines 31, 58, 49 to the power supply network 33 are located on the network side and are controlled (FIGS. 1, 2) by the network operator 68.

Данный вариант схемы электрического соединения ветряной электростанции с региональной сетью электропитания является наиболее рациональным и надежным, так как обеспечивает полноценное резервирование (фиг. 1) и упрощает вывод в ремонт и ввод в эксплуатацию оборудования ветряной электростанции.This version of the electrical connection scheme of the wind farm with the regional power supply network is the most rational and reliable, as it provides full redundancy (Fig. 1) and simplifies the repair and commissioning of the wind farm equipment.

Все ветряные турбины разделены на группы 69, 70, при этом каждая группа ветряных турбин электрически связана с одной секцией шин постоянного тока 10 и 11.All wind turbines are divided into groups 69, 70, with each group of wind turbines electrically connected to one section of DC busbars 10 and 11.

В приоритетном варианте (фиг. 1), группа 69 ветряных турбин 1 и 2 электрически связана с первой секцией шин постоянного тока 10, а группа 70 ветряных турбин 3 и 4 электрически связана со второй секцией шин постоянного тока 11.In the preferred embodiment (FIG. 1), the group 69 of wind turbines 1 and 2 is electrically connected to the first section of DC buses 10, and the group 70 of wind turbines 3 and 4 is electrically connected to the second section of DC buses 11.

Достоинством электрической схемы с шинами постоянного тока является разделение этих шин на две секции постоянного тока первую 10 и вторую 11. Разделение и соединение шин первой 10 и второй 11 секции постоянного тока осуществляется с помощью коммутаторов постоянного тока 60, 61, 62, 63, 64, 65, которые необходимы для обеспечения различных режимов работы ветряной электростанции и подключения к секциям шин постоянного тока аккумуляторных накопителей электрической энергии мегаваттного класса 66, 67. Также создаются возможности суммирования их емкостей, что увеличивает функциональность при различных режимах работы ветряной электростанции, обеспечивает гибкую систему управления и позволяет производить техническое обслуживание и ремонт электрооборудования, аккумуляторных накопителей электрической энергии мегаваттного класса и линий электропередач без отключения генерации ветряной электростанции, что значительно повышает ее надежность и упрощает эксплуатацию. The advantage of the electrical circuit with DC buses is the division of these buses into two DC sections, the first 10 and the second 11. The separation and connection of the tires of the first 10 and second 11 DC sections is carried out using DC switches 60, 61, 62, 63, 64, 65, which are necessary to provide various operating modes of the wind farm and connect megawatt-class 66, 67 battery storage devices to the DC bus sections. It also creates the possibility of summing their capacities, which increases functionality in various operating modes of the wind farm, provides a flexible control system and allows for maintenance and repair of electrical equipment, megawatt-class storage batteries and power lines without shutting down the generation of a wind farm, which significantly increases its reliability and simplifies operation.

Коммутатор постоянного тока 65 необходим для суммирования или разделения емкостного заряда аккумуляторных накопителей электрической энергии мегаваттного класса 66 и 67 в зависимости от режима работы ветряной электростанции и осуществляет возможность заряда накопителей от шин первой 10 или второй 11 секций постоянного тока.The DC switch 65 is necessary for summing or separating the capacitive charge of the storage units of electric energy of the megawatt class 66 and 67, depending on the mode of operation of the wind farm, and enables the storage units to be charged from the tires of the first 10 or second 11 sections of direct current.

Коммутаторы постоянного тока 61, 63, необходимы для подключения автономного сетевого инвертора 51 к шинам первой 10 или второй 11 секции постоянного тока, а коммутатор постоянного тока 62 служит для подключения автономного сетевого инвертора 51 к объединяющей цепи аккумуляторных накопителей электрической энергии мегаваттного класса 66 и 67. Автономный сетевой инвертор 51 по существу является резервным и обеспечивает резервирование генерации при неисправности и отключении автономных сетевых инверторов 24 или 42, а также при переходных режимах работы электростанции.DC switches 61, 63 are required to connect the stand-alone grid inverter 51 to the buses of the first 10 or second 11 DC section, and the DC switch 62 is used to connect the stand-alone grid inverter 51 to the merging circuit of megawatt class 66 and 67 battery storage units. Autonomous network inverter 51 is essentially a backup and provides backup generation in case of failure and shutdown of autonomous network inverters 24 or 42, as well as during transient operation of the power plant.

Переключение коммутаторов постоянного тока 60, 61, 62, 63, 64, 65 позволяет объединять шины секции постоянного тока 10, 11 для суммирования мощностей всех работающих генераторов 5, 6, G и т.д. всех ветряных турбин 1, 2, 3, 4 электростанции, что обеспечивает возможность перераспределения этой суммарной мощности между автономными сетевыми инверторами 24, 51, 42 формируя резервирование генерации. При необходимости можно разделить мощности генераторов 5, 6, ветряных турбин 1, 2, 3, 4, на две равные группы 69 и 70, в периоды режимов нестабильной работы сети, при этом создаются две независимые гальванически развязанные схемы генерации – выходной модуль 14 с автономным сетевым инвертором 24 и выходной модуль 16 с автономным сетевым инвертором 42, а выходной модуль 15 с автономным сетевым инвертором 51 может быть подключен к шинам первой 10 или второй 11 секции постоянного тока или к объединяющей цепи аккумуляторных накопителей электрической энергии мегаваттного класса 66 и 67, что также повышает общую надежность работы ветряной электростанции. Switching DC switches 60, 61, 62, 63, 64, 65 allows you to combine the busbars of the DC section 10, 11 to sum the powers of all running generators 5, 6, G, etc. all wind turbines 1, 2, 3, 4 of the power plant, which makes it possible to redistribute this total power between autonomous grid inverters 24, 51, 42, forming a redundant generation. If necessary, you can divide the power of generators 5, 6, wind turbines 1, 2, 3, 4, into two equal groups 69 and 70, during periods of unstable network operation, while creating two independent galvanically isolated generation circuits - output module 14 with autonomous grid inverter 24 and output module 16 with stand-alone grid inverter 42, and output module 15 with stand-alone grid inverter 51 can be connected to the buses of the first 10 or second 11 DC section or to the merging circuit of megawatt class 66 and 67 storage batteries, which also improves the overall reliability of the wind farm.

Коммутаторы постоянного тока 23, 41, 60, 61, 62, 63, 64, 65, могут быть выполнены в приоритетном варианте в виде масляных или вакуумных выключателей.DC switches 23, 41, 60, 61, 62, 63, 64, 65 can be made in the form of oil or vacuum circuit breakers as a priority.

Согласующие трансформаторы 18, 36 входных модулей 12, 13 осуществляют сдвиг линейных напряжений вторичных обмоток трансформатора на 300 электрических градусов, изменяют напряжение генераторов 5, 6 переменного тока ветряных турбин 1, 4, с различной величиной напряжения до номинального, являясь согласующими элементами электростанции, и допускают использование на одной ветряной электростанции ветряных турбин различных производителей со своими системами электромеханического управления скоростью вращения и моментами силы на валах генераторов. При этом роторы генераторов 5, 6 могут вращаться хаотично с разными скоростями. Кроме того, согласующие трансформаторы 18, 36 осуществляют гальваническую развязку между генераторами 5, 6, ветряных турбин 1, 4 и автономными сетевыми инверторами 24, 51, 42, обеспечивая статическую устойчивость генерации при неисправностях и ошибках регулирования скорости вращения роторов генераторов 5, 6, исключают отрицательное воздействие аварийных режимов при коротких замыканиях в электрической цепи ветряных турбин (генератор, силовой электрический кабель), благодаря чему повышается надежность функционирования ветряной электростанции. Выход из строя или снижение скорости вращения роторов генераторов 5, 6 любой ветряной турбины 1, 2, 3, 4 электростанции или неисправность в одном из входных модулей 12, 13 этих ветряных турбин предлагаемой ветряной электростанции ведет только к снижению выходной мощности генерации электростанции на мощность генератора этой ветряной турбины. Это способствует повышению общей надежности работы ветряной электростанции.Matching transformers 18, 36 of input modules 12, 13 shift the linear voltages of the secondary windings of the transformer by 30 0 electrical degrees, change the voltage of alternating current generators 5, 6 of wind turbines 1, 4, with different voltages up to the nominal value, being the matching elements of the power plant, and allow the use of wind turbines from different manufacturers at one wind farm with their own systems for electromechanical control of the rotation speed and moments of force on the generator shafts. In this case, the rotors of the generators 5, 6 can rotate randomly at different speeds. In addition, matching transformers 18, 36 carry out galvanic isolation between generators 5, 6, wind turbines 1, 4 and autonomous network inverters 24, 51, 42, providing static generation stability in case of malfunctions and errors in regulating the speed of rotation of the rotors of generators 5, 6, exclude the negative impact of emergency modes during short circuits in the electrical circuit of wind turbines (generator, power cable), which increases the reliability of the wind farm. Failure or reduction in the speed of rotation of the rotors of the generators 5, 6 of any wind turbine 1, 2, 3, 4 of the power plant or a malfunction in one of the input modules 12, 13 of these wind turbines of the proposed wind farm leads only to a decrease in the output power of the generation of the power plant by the power of the generator this wind turbine. This improves the overall reliability of the wind farm.

Выпрямители переменного тока с последовательным соединением мостов 19, 37 (фиг. 1, 3), входящие в состав входных модулей 12, 13, преобразуют переменный ток выходов 75, 76 вторичных обмоток согласующих трансформаторов 18, 36 (одна обмотка 75 соединена в «треугольник», вторая обмотка 76 соединена в «звезду»), в выпрямленное постоянное двенадцатипульсное напряжение, которое затем сглаживается с помощью сглаживающих фильтров (например, LC-фильтров) 20, 38, при этом снижаются пульсации и улучшается гармонический состав (фиг. 3) выходного напряжения и тока на выходе 77. AC rectifiers with series connection of bridges 19, 37 (Fig. 1, 3), which are part of the input modules 12, 13, convert the alternating current outputs 75, 76 of the secondary windings of the matching transformers 18, 36 (one winding 75 is connected into a "triangle" , the second winding 76 is connected in a "star"), into a rectified constant twelve-pulse voltage, which is then smoothed using smoothing filters (for example, LC filters) 20, 38, while reducing ripple and improving the harmonic composition (Fig. 3) of the output voltage and output current 77.

На фиг. 2 изображена схема управляющих связей между компонентами ветряной электростанции, где направление управляющих воздействий и направление потоков информации показаны стрелками.In FIG. 2 shows a diagram of control links between the components of a wind farm, where the direction of control actions and the direction of information flows are shown by arrows.

С модуля управления 17 ветряной электростанции осуществляется дистанционное управление коммутаторами постоянного тока 23, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 41 для оперативных переключений, а также осуществляется мониторинг параметров работы и управление регулирующими механизмами ветряных турбин 1, 2, 3, 4, их генераторов 5, 6, и величины выпрямленного и сглаженного постоянного тока каждого генератора ветряной турбины электростанции, поступающего на секции шин постоянного тока 10, 11, а также аккумуляторных накопителей электрической энергии мегаваттного класса 66, 67 и автономных сетевых инверторов 24, 51, 42. Информацию о значениях основных текущих параметров работы ветряной электростанции модуль управления 17 через управляющую шину 78 передает сетевому оператору 68. Сетевой оператор 68 управляет коммутаторами переменного тока 32, 59, 50, находящимися в точке подключения ветряной электростанции к региональной сети электропитания 33.From the control module 17 of the wind farm, remote control of the DC switches 23, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 41 for operational switching is carried out, as well as monitoring of the operating parameters and control of the control mechanisms of wind turbines 1, 2, 3, 4 , their generators 5, 6, and the magnitude of the rectified and smoothed direct current of each generator of the wind turbine of the power plant supplied to the sections of the DC busbars 10, 11, as well as the battery storage of electrical energy of the megawatt class 66, 67 and autonomous network inverters 24, 51, 42 Information about the values of the main current parameters of the wind farm operation is transmitted by the control module 17 through the control bus 78 to the network operator 68. The network operator 68 controls the AC switches 32, 59, 50 located at the point of connection of the wind farm to the regional power supply network 33.

К выходам (фиг. 1, 2, 3) сглаживающих фильтров 20, 38 на плюсовом полюсе подключены датчики постоянного тока 21, 39, выходы которых подключены к входам модуля управления 17. Модуль управления 17 управляет основными элементами общего устройства подачи (электроустановки) 7 и всеми ветряными турбинами 1, 2, 3, 4, получает и передает текущие потоки информации через управляющую шину 78. Модуль управления 17 суммирует значения постоянного тока датчиков токов 21 группы 69 ветряных турбин 1, 2, питающих первую секцию шин постоянного тока 10 и через управляющую шину 78 отправляет значение суммы токов на вход автономного сетевого инвертора 24 для осуществления максимально эффективного отбора мощности (МРРТ). Аналогично модуль управления 17 суммирует значения постоянного тока датчиков токов 39 группы 70 ветряных турбин 3, 4, питающих вторую секцию шин постоянного тока 11 и через управляющую шину 78 передает значение суммы токов на вход автономного сетевого инвертора 42 для осуществления максимально эффективного отбора мощности (МРРТ), тем самым повышает общую эффективность преобразования. DC sensors 21, 39 are connected to the outputs (Fig. 1, 2, 3) of the smoothing filters 20, 38 at the positive pole, the outputs of which are connected to the inputs of the control module 17. The control module 17 controls the main elements of the common feeder (electrical installation) 7 and all wind turbines 1, 2, 3, 4, receives and transmits current information flows through the control bus 78. The control module 17 sums the DC values of the current sensors 21 of the group 69 of the wind turbines 1, 2, feeding the first section of the DC buses 10 and through the control bus 78 sends the value of the sum of the currents to the input of an autonomous network inverter 24 to implement the most efficient power take-off (MPRT). Similarly, the control module 17 sums the DC values of the current sensors 39 of the group 70 of the wind turbines 3, 4, feeding the second section of the DC buses 11 and through the control bus 78 transmits the value of the sum of the currents to the input of the autonomous grid inverter 42 to implement the most efficient power take-off (MPRT) , thereby improving the overall conversion efficiency.

Рациональным техническим решением (фиг. 1, 3), является электрическое соединение цепей последовательного соединения мостов, каждого выпрямителя переменного тока 19, 37 и объединение их в общую электрически нейтральную цепь постоянного тока (М +). Объединение всех нейтральных цепей выпрямителей переменного тока 19, 37 осуществляется через аппараты защиты постоянного тока 22, 40 на нейтральной шине (фиг. 3, 4, 5) постоянного тока (М +), входящей в состав шин первой 10 и второй 11 секций постоянного тока.A rational technical solution (Fig. 1, 3) is the electrical connection of the series connection circuits of the bridges, each AC rectifier 19, 37 and combining them into a common electrically neutral DC circuit (M + ). The combination of all neutral circuits of AC rectifiers 19, 37 is carried out through DC protection devices 22, 40 on a neutral bus (Fig. 3, 4, 5) DC (M + ), which is part of the tires of the first 10 and second 11 DC sections .

Это техническое решение позволяет в автономных сетевых инверторах 24, 51, 42 использовать новые RB-IGBT модули с обратной запирающей способностью.This technical solution allows autonomous network inverters 24, 51, 42 to use new RB-IGBT modules with reverse blocking capacity.

В статье Даниеля Хофманна (Daniel Hofmann) «Основное отличие между стандартными IGBT и RB-IGBT — обратная запирающая способность», опубликованном в журнале Силовая Электроника, № 4’2013 сформулирована основная задача силовой электроники - обеспечение высокой эффективности преобразования энергии и снижение потерь мощности. Развитие трехуровневых инверторов, создание технологии фиксированной нейтральной точки является одним из важнейших шагов в повышении эффективности преобразования. Одной из наиболее эффективных конфигураций преобразователей мощности для устройств постоянного тока может быть выделена многоуровневая топология, а наиболее распространенным решением для повышения ее эффективности является трехуровневый преобразователь с топологией Neutral-Point-Clamped (NPC). Трехуровневая топология позволяет снизить потери на переключении, уменьшить размеры фильтра путем расширения спектрального состава выходного напряжения и увеличения частоты переключения. Благодаря тому, что только половина постоянного напряжения передается от выхода до нейтральной точки (M+), требуются кристаллы RB-IGBT с меньшим классом напряжения. Применение RBIGBT-кристаллов в режиме двунаправленного переключения приводит к снижению потерь при коммутации и повышает эффективность преобразования. Daniel Hofmann's article "The Main Difference Between Standard IGBTs and RB-IGBTs is Reverse Blocking Capability", published in Power Electronics, No. 4'2013, states the main goal of power electronics is to provide high power conversion efficiency and reduce power losses. The development of three-level inverters, the creation of fixed neutral point technology is one of the most important steps in improving the conversion efficiency. One of the most efficient power converter configurations for DC devices can be identified as a multi-level topology, and the most common solution to improve its efficiency is a three-level converter with a Neutral-Point-Clamped (NPC) topology. The three-level topology reduces switching losses, reduces the filter size by expanding the spectral composition of the output voltage and increasing the switching frequency. Due to the fact that only half of the DC voltage is transmitted from the output to the neutral point (M+), RB-IGBT chips with a lower voltage class are required. The use of RBIGBT chips in the bidirectional switching mode leads to lower switching losses and improves conversion efficiency.

На фиг. 6 изображена диаграмма переключения ШИМ на основе RB-IGBT модулей с обратной запирающей способностью (технология с фиксированной нейтральной точкой и трехуровневой топологией) за один период восемь сигналов с уровнем сигнала 1/2. Результирующая выходная мощность имеет три уровня (0, 1/2 и 1 — полная мощность) и профиль, более близкий к синусоидальному, чем в двухуровневой топологии.In FIG. 6 shows a PWM switching diagram based on RB-IGBT modules with reverse blocking capacity (fixed neutral point technology and three-level topology) in one period of eight signals with a signal level of 1/2. The resulting output power has three levels (0, 1/2 and 1 full power) and a profile that is closer to sinusoidal than in a two-level topology.

На фиг. 7 представлена диаграмма переключения ШИМ на основе RB-IGBT модулей с обратной запирающей способностью (технология с фиксированной нейтральной точкой и трехуровневой топологией) за один период шестнадцать сигналов с уровнем сигнала 1/2. Результирующая выходная мощность имеет три уровня (0, 1/2 и 1 — полная мощность) и профиль, более близкий к синусоидальному, чем в двухуровневой топологии.In FIG. 7 is a PWM switching diagram based on RB-IGBT modules with reverse blocking capacity (fixed neutral point technology and three-level topology) in one period of sixteen signals with a signal level of 1/2. The resulting output power has three levels (0, 1/2 and 1 full power) and a profile that is closer to sinusoidal than in a two-level topology.

Это решение снижает потери на переключение, уменьшает размеры фильтров электромагнитной совместимости 26, 53, 44, снижает потери на проводимости, улучшает качество синусоиды и повышает эффективность преобразования. This solution reduces switching losses, reduces the size of the EMC filters 26, 53, 44, reduces conduction losses, improves the quality of the sine wave and increases the conversion efficiency.

Аппараты защиты постоянного тока 22, 40 служат для защиты шин постоянного тока первой 10 и второй 11 секций при неисправности и от коротких замыканий в выпрямителях переменного тока 19, 37 (с последовательным соединением мостов) и в сглаживающих фильтрах 20, 38 и повышают надежность генерации. Аппараты защиты 22, 40 могут быть выполнены (фиг. 1, 4) в виде трехполюсных автоматических выключателей, масляных выключателей или вакуумных выключателей. DC protection devices 22, 40 are used to protect the DC buses of the first 10 and second 11 sections in case of failure and short circuits in AC rectifiers 19, 37 (with series connection of bridges) and smoothing filters 20, 38 and increase the reliability of generation. Protection devices 22, 40 can be made (Fig. 1, 4) in the form of three-pole circuit breakers, oil circuit breakers or vacuum circuit breakers.

К входам автономных сетевых инверторов 24, 51, 42, соответственно подключены (фиг. 1, 2) выходы первых блоков фазных датчиков тока и напряжения 27, 54, 45, а также соответственно выходы вторых блоков фазных датчиков тока и напряжения 29, 56, 47 со стороны сети электропитания 33. Первые и вторые блоки фазных датчиков тока и напряжения 27, 54, 45 и 29, 56, 47 необходимы для синхронизации автономными сетевыми инверторами 24, 51, 42 фазного переменного напряжения по частоте и напряжению выходов повышающих трансформаторов 25, 52, 43 после фильтров электромагнитной совместимости 26, 53, 44 с переменным напряжением региональной сети электропитания 33 через соответствующие линии электропередачи 31, 58, 49 и обеспечивают измерение мгновенных значений токов каждой фазы и фазных напряжений вторичных обмоток повышающих трансформаторов 25, 52, 43, при генерации электрической энергии в сеть. Это необходимо для формирования следующих функций автономных сетевых инверторов 24, 51, 42 - управления мощностью генерации, мониторинга и защиты повышающих трансформаторов 25, 52, 43. Автономные сетевые инверторы 24, 51, 42, (фиг. 1, 2) управляют соответствующими коммутаторами переменного тока 28, 55, 46 для автоматического включения в параллельную работу при достижении синхронизации выходов фильтров электромагнитной совместимости 26, 53, 44 с региональной сетью электропитания 33, тем самым включают в параллельную работу повышающие трансформаторы 25, 52, 43 и сетевой трансформатор (на рисунке не показан) региональной сети электропитания 33.The outputs of the first blocks of phase current and voltage sensors 27, 54, 45, as well as the outputs of the second blocks of phase current and voltage sensors 29, 56, 47, respectively, are connected to the inputs of autonomous network inverters 24, 51, 42 (Fig. 1, 2). from the side of the power supply network 33. The first and second blocks of phase current and voltage sensors 27, 54, 45 and 29, 56, 47 are necessary for synchronization by autonomous network inverters 24, 51, 42 phase alternating voltage in frequency and voltage of the outputs of step-up transformers 25, 52 , 43 after the electromagnetic compatibility filters 26, 53, 44 with the alternating voltage of the regional power supply network 33 through the corresponding power lines 31, 58, 49 and provide measurement of the instantaneous values of the currents of each phase and phase voltages of the secondary windings of step-up transformers 25, 52, 43, during generation electrical energy into the network. This is necessary for the formation of the following functions of autonomous network inverters 24, 51, 42 - generation power control, monitoring and protection of step-up transformers 25, 52, 43. Autonomous network inverters 24, 51, 42, (Fig. 1, 2) control the corresponding AC switches current 28, 55, 46 for automatic inclusion in parallel operation when the synchronization of the outputs of the electromagnetic compatibility filters 26, 53, 44 with the regional power supply network 33 is reached, thereby including step-up transformers 25, 52, 43 and a network transformer in parallel operation (not shown in the figure). shown) of the regional power supply network 33.

Автономные сетевые инверторы 24, 51, 42 рационально выполнять с индивидуальным управлением каждой фазой, что позволяет передавать преобразованную энергию в наиболее нагруженную фазу сети, выравнивать электрическую нейтраль сетевого трансформатора (на рисунках не показан) и уменьшать асимметрию, тем самым повышается надежность ветряной электростанции и качество переменного тока региональной сети электропитания 33.Autonomous network inverters 24, 51, 42 are rationally performed with individual control of each phase, which allows you to transfer the converted energy to the most loaded phase of the network, align the electrical neutral of the network transformer (not shown in the figures) and reduce asymmetry, thereby increasing the reliability of the wind farm and the quality AC regional power supply network 33.

Кроме того, (фиг. 1, 4) параллельно к шинам постоянного тока первой 10 и второй 11 секций, через аппараты защиты постоянного тока 71, 73, например, предохранители, подключены блоки конденсаторов 72 и 74 большой емкости (преимущественно, ионисторы). В блоке каждый конденсатор 79 может подключаться через свои силовые предохранители 80, 81, что обеспечивает селективность защиты и надежность генерации и минимизирует негативные эффекты при коротком замыкании в неисправном конденсаторе. Блоки конденсаторов 72, 74, снижают содержание гармоник и уменьшают пульсацию выпрямленного напряжения вращающихся с разной скоростью роторов генераторов 5, 6 переменного тока ветряных турбин 1, 2, 3, 4. Суммарная емкость блоков конденсаторов 72, 74 и конденсаторов сглаживающих фильтров 20, 38, подключенных параллельно к первой и второй секции шин постоянного тока 10, 11, формирует буферную емкостную мощность при переходных процессах и небольших по времени (порядка нескольких секунд) просадках напряжения сети, обеспечивая статическую устойчивость генерации автономных сетевых инверторов 24, 51, 42, входящих в состав выходных модулей 14, 15, 16. Такое решение повышает надежность работы электростанции.In addition, (Fig. 1, 4) in parallel to the DC buses of the first 10 and second 11 sections, through the DC protection devices 71, 73, for example, fuses, blocks of capacitors 72 and 74 of large capacity are connected (mainly supercapacitors). In the unit, each capacitor 79 can be connected through its own power fuses 80, 81, which ensures protection selectivity and generation reliability and minimizes the negative effects of a short circuit in a faulty capacitor. Blocks of capacitors 72, 74 reduce the content of harmonics and reduce the ripple of the rectified voltage of rotors of generators 5, 6 rotating at different speeds of wind turbines 1, 2, 3, 4. The total capacitance of blocks of capacitors 72, 74 and capacitors of smoothing filters 20, 38, connected in parallel to the first and second sections of the DC busbars 10, 11, forms buffer capacitive power during transients and short-term (on the order of several seconds) mains voltage sags, ensuring static stability of the generation of autonomous network inverters 24, 51, 42, which are part of output modules 14, 15, 16. This solution improves the reliability of the power plant.

Рационально к первой 10 и второй 11 секциям шин постоянного тока подключать аккумуляторные накопители электрической энергии мегаваттного класса 66, 67. Это увеличивает надежность ветряной электростанции, позволяет накапливать часть преобразованной электрической энергии и отдавать ее в сеть, добавляя к текущей генерируемой мощности от ветряных турбин в пиковые периоды сетевой нагрузки. При этом формируется значительная буферная емкостная мощность при переходных процессах и глубоких просадках напряжения сети и обеспечивается дополнительная статическая устойчивость генерации автономных сетевых инверторов 24, 51, 42 выходных модулей 14, 15, 16. При этом значительно увеличивается надежность работы ветряной электростанции.It is rational to connect battery storage devices of megawatt class 66, 67 to the first 10 and second 11 sections of DC buses. This increases the reliability of the wind farm, allows you to accumulate part of the converted electrical energy and give it to the network, adding to the current generated power from wind turbines in peak periods of network load. This forms a significant buffer capacitive power during transients and deep drawdowns of the mains voltage and provides additional static stability of the generation of autonomous network inverters 24, 51, 42 output modules 14, 15, 16. This significantly increases the reliability of the wind farm.

Аккумуляторные накопители электрической энергии мегаваттного класса 66, 67, значительно снижают вероятность негативных последствий разбалансировки региональной сети электропитания 33 при уменьшении скорости ветрового потока и резком прекращении генерации ветряной электростанции от ветряных турбин, приводящих к выпадению значительной генерирующей мощности. При этом энергия емкостного заряда аккумуляторных накопителей электрической энергии мегаваттного класса 66, 67, преобразованная автономными сетевыми инверторами, сохраняет устойчивую генерацию ветряной электростанции без уменьшения ее мощности на определенный период времени и дает возможность сетевому оператору 68 (фиг.2) региональной сети электропитания произвести необходимые переключения и подготовить другие источники электрической энергии для замещения выпадающей мощности, тем самым исключить аварийные отключения потребителей, приводящих к общей разбалансировке системы региональной сети электропитания 33.Accumulators of electrical energy of megawatt class 66, 67 significantly reduce the likelihood of negative consequences of unbalancing the regional power supply network 33 with a decrease in the wind flow speed and a sharp cessation of generation of a wind farm from wind turbines, leading to a loss of significant generating capacity. At the same time, the energy of the capacitive charge of the battery storage units of electric energy of the megawatt class 66, 67, converted by autonomous grid inverters, maintains stable generation of the wind farm without reducing its power for a certain period of time and enables the network operator 68 (Fig.2) of the regional power supply network to make the necessary switching and prepare other sources of electrical energy to replace the dropping power, thereby eliminating emergency shutdowns of consumers, leading to a general imbalance of the system of the regional power supply network 33.

Целесообразно применять (фиг. 5) аккумуляторный накопитель электрической энергии мегаваттного класса 66, состоящий из двух последовательно соединенных и равнозначных по техническим характеристикам накопителей 82 и 83. Цепь последовательно соединенных данных накопителей электрической энергии является электрической нейтралью 84 постоянного тока этого аккумуляторного накопителя электрической энергии мегаваттного класса. Это техническое решение (фиг. 1) позволяет осуществлять питание автономных сетевых инверторов 24, 51, 42 от емкостного заряда аккумуляторных накопителей электрической энергии мегаваттного класса 66, 67 для формирования автономными сетевыми инверторами 24, 51, 42 выходного сигнала ШИМ (фиг. 6, 7) с трехуровневой топологией. Результирующая выходная мощность имеет три уровня (0, 1/2 и 1 — полная мощность) и профиль, более близкий к синусоидальному, чем в двухуровневой топологии.It is advisable to use (Fig. 5) a megawatt class 66 storage battery of electrical energy, consisting of two drives 82 and 83 connected in series and equivalent in terms of technical characteristics. . This technical solution (Fig. 1) allows the autonomous network inverters 24, 51, 42 to be powered from the capacitive charge of the megawatt-class electric energy storage devices 66, 67 for the formation of the PWM output signal by the autonomous network inverters 24, 51, 42 (Fig. 6, 7 ) with a three-level topology. The resulting output power has three levels (0, 1/2 and 1 full power) and a profile that is closer to sinusoidal than in a two-level topology.

Предлагаемая структура ветряной электростанции снижает массу ветряных турбин и уменьшает эксплуатационные расходы за счет переноса всего электрооборудования из гондол и башен ветряных турбин в наземное здание общего устройства подачи (электроустановки), за исключением генераторов, а также исключает локальную распределительную сеть (коллекторную сеть), что повышает надежность работы станции. The proposed structure of the wind farm reduces the mass of wind turbines and reduces operating costs by moving all electrical equipment from the nacelles and towers of wind turbines to the ground building of the common supply device (electrical installation), with the exception of generators, and also eliminates the local distribution network (collector network), which increases station reliability.

Ветряная электростанция работает следующим образом. The wind farm works as follows.

В память модуля управления 17 ветряной электростанции заносятся параметры ветряных турбин 1, 2, 3, 4 и аккумуляторных накопителей электрической энергии мегаваттного класса 66, 67. В память блоков управления автономных сетевых инверторов 24, 51, 42 заносятся рабочие параметры повышающих трансформаторов 25, 52, 43, что с учетом защит региональной сети электроснабжения обеспечивает селективность и стабильную работу устройств региональной сети электропитания 33.The parameters of wind turbines 1, 2, 3, 4 and battery storage units of megawatt class 66, 67 are entered into the memory of the control module 17 of the wind farm. The operating parameters of step-up transformers 25, 52, 43, which, taking into account the protection of the regional power supply network, ensures selectivity and stable operation of the devices of the regional power supply network 33.

В исходном состоянии ветряной электростанции (фиг. 1, 2), включены аппараты защиты постоянного тока 22, 40 всех ветряных турбин 1, 2, 3, 4 электростанции и аппараты защиты постоянного тока 71, 73 блоков конденсаторов 72, 74. In the initial state of the wind farm (Fig. 1, 2), the DC protection devices 22, 40 of all wind turbines 1, 2, 3, 4 of the power plant and the DC protection devices 71, 73 of the capacitor units 72, 74 are turned on.

Ветряные турбины 1, 2, 3, 4 (фиг.1) преобразуют кинетическую энергию начального ветрового потока в трехфазный переменный ток. Выходы переменного тока генераторов 5, 6 ветряных турбин, имеют номинальную величину напряжения 75 кВ, что позволяет за счет высокого напряжения уменьшить потери в силовых электрических кабелях 34, 35 и снизить внутренние электрические потери станции, тем самым повысить эффективность преобразования.Wind turbines 1, 2, 3, 4 (figure 1) convert the kinetic energy of the initial wind flow into a three-phase alternating current. The AC outputs of the generators 5, 6 of the wind turbines have a nominal voltage of 75 kV, which allows, due to the high voltage, to reduce losses in the power electrical cables 34, 35 and reduce the internal electrical losses of the station, thereby increasing the conversion efficiency.

Преобразованный трехфазный переменный ток генераторов 5, 6 каждой ветряной турбины 1, 2, 3, 4 через электрические силовые кабели 34, 35, через входы 8, 9 общего устройства подачи 7 подается на входы согласующих трансформаторов 18, 36 входных модулей 12, 13, которые осуществляют сдвиг линейных напряжений вторичных обмоток трансформатора на 300 электрических градусов, понижают выходной трехфазный переменный ток генераторов с различной величиной напряжения до номинального и являются основными согласующими элементами. Согласование осуществляется на стадии проектирования путем подбора согласующих трансформаторов с расчетными коэффициентами трансформации, при этом осуществляется гальваническая развязка ветряных турбин 1, 2, 3, 4 с выпрямителями переменного тока 19, 37 и секциями шин постоянного тока 10, 11, что также способствует увеличению надежности функционирования ветряной электростанции.The converted three-phase alternating current of the generators 5, 6 of each wind turbine 1, 2, 3, 4 through the electric power cables 34, 35, through the inputs 8, 9 of the common supply device 7 is fed to the inputs of the matching transformers 18, 36 input modules 12, 13, which carry out a shift of the linear voltages of the secondary windings of the transformer by 30 0 electrical degrees, reduce the output three-phase alternating current of generators with different voltages to the nominal value and are the main matching elements. Coordination is carried out at the design stage by selecting matching transformers with calculated transformation ratios, while galvanic isolation of wind turbines 1, 2, 3, 4 with AC rectifiers 19, 37 and DC bus sections 10, 11 is carried out, which also contributes to an increase in operational reliability wind power plant.

Преобразованный пониженный переменный ток (фиг. 1, 3) подается на входы выпрямителей переменного тока 19, 37, выполненных, например, многоимпульсными с последовательным соединением мостов, содержащими по два 6-импульсовых мостовых выпрямителя, подключённых к вторичным обмоткам согласующих трансформаторов 18, 36. При этом одна трехфазная обмотка соединяется по схеме «треугольник», (выход 75), а другая трехфазная обмотка - по схеме «звезда», (выход 76). Вторичные обмотки трансформатора образуют две трёхфазные схемы со сдвигом фаз на 300 электрических градусов, выпрямители переменного тока с последовательным соединением мостов 19, 37 преобразуют переменный ток в постоянный пульсирующий ток, с улучшенным гармоническим составом выходного напряжения и тока. Последовательное соединение мостов формирует среднее значение выпрямленного напряжения холостого хода равное: The converted reduced alternating current (Fig. 1, 3) is fed to the inputs of the AC rectifiers 19, 37, made, for example, multi-pulse with bridges connected in series, containing two 6-pulse bridge rectifiers connected to the secondary windings of matching transformers 18, 36. In this case, one three-phase winding is connected according to the “triangle” scheme (output 75), and the other three-phase winding is connected according to the “star” scheme (output 76). The secondary windings of the transformer form two three-phase circuits with a phase shift of 30 0 electrical degrees, AC rectifiers with a series connection of bridges 19, 37 convert alternating current into direct pulsating current, with improved harmonic composition of the output voltage and current. The series connection of the bridges generates an average value of the rectified no-load voltage equal to:

Ud = 4,68 E2 , где Ud - среднее значение выпрямленного напряжения, E2 – действующее значение фазного напряжения на вторичных обмотках трансформатора.U d \u003d 4.68 E 2 , where U d is the average value of the rectified voltage, E 2 is the effective value of the phase voltage on the secondary windings of the transformer.

Например, для выпускаемых двенадцатипульсных выпрямителей с последовательным соединением мостов - ТПЕД-3150-3,3к–У1 (Тяговый Полупроводниковый с Естественным охлаждением на Диодах, номинальный ток нагрузки I = 3150 А, номинальное напряжение 3,3 кВ, климатическое исполнение для умеренного климата 1 категории), коэффициент полезного действия данного выпрямителя в номинальном режиме составляет не менее 0,996.For example, for manufactured twelve-pulse rectifiers with series connection of bridges - TPED-3150-3.3k-U1 (Traction Semiconductor with Natural Cooling on Diodes, rated load current I dn = 3150 A, rated voltage 3.3 kV, climatic version for moderate climates 1 category), the efficiency of this rectifier in the nominal mode is at least 0.996.

Выпрямленный (фиг.1, 3) пульсирующий двенадцатипульсный постоянный ток подается на вход сглаживающих фильтров 20, 38, выполненных, например, в виде LC-фильтров, которые сглаживают пульсацию выпрямленного напряжения, снижают содержание гармоник и обеспечивают защиту от скачков при краткосрочной потере мощности. Выходы 77 сглаживающих LC-фильтров 20, 38 на плюсовом полюсе снабжены датчиками постоянного тока 21, 39, показания которых (фиг. 2), через модуль управления 17 и шину управления 78, передаются на входы автономных сетевых инверторов 24, 51, 42 для мониторинга выходной мощности каждой ветряной турбины и поступающей суммарной мощности на каждую секцию шин постоянного тока 10 и 11. Rectified (figure 1, 3) pulsating twelve-pulse direct current is fed to the input of smoothing filters 20, 38, made, for example, in the form of LC filters, which smooth out the rectified voltage ripple, reduce harmonics and provide protection against surges during short-term power loss. The outputs of 77 smoothing LC filters 20, 38 on the positive pole are equipped with DC sensors 21, 39, the readings of which (Fig. 2), through the control module 17 and the control bus 78, are transmitted to the inputs of autonomous network inverters 24, 51, 42 for monitoring the output power of each wind turbine and the incoming total power to each section of DC busbars 10 and 11.

Электрические цепи последовательного соединения мостов выпрямителей переменного тока 19, 37 (фиг. 1, 3), по отношению к положительному и отрицательному полюсам выходов этих выпрямителей переменного тока 19, 37 являются электрическими нейтралями постоянного тока ( + ). Сглаженный постоянный ток и цепи электрических нейтралей постоянного тока ( + ) через включенные силовые контакты аппаратов защиты постоянного тока 22, 40 коммутируется на шины первой 10 и второй 11 секций постоянного тока. Каждая секция шин (фиг. 4, 5) постоянного тока 10 и 11 содержит три шины: шину плюсового полюса (L+), шину минусового полюса (L-) и нейтральную шину постоянного тока (М+). Электрические цепи последовательного соединения мостов выпрямителей переменного тока 19, 37, а также всех ветряных турбин, через включенные аппараты защиты (фиг. 1, 4) постоянного тока 22, 40 формируют их электрическое объединение на нейтральной шине постоянного тока (М +).The electrical circuits of the series connection of the bridges of the AC rectifiers 19, 37 (Fig. 1, 3), in relation to the positive and negative poles of the outputs of these AC rectifiers 19, 37 are DC electrical neutrals ( + ). The smoothed direct current and electric neutral circuits of direct current ( + ) are switched through the included power contacts of the direct current protection devices 22, 40 to the buses of the first 10 and second 11 sections of direct current. Each section of busbars (Fig. 4, 5) DC 10 and 11 contains three busbars: plus pole bus (L+), minus pole bus (L-) and neutral DC bus (M + ). The electrical circuits of the series connection of the AC rectifier bridges 19, 37, as well as all wind turbines, through the included protection devices (Fig. 1, 4) DC 22, 40 form their electrical combination on the neutral DC bus (M + ).

Постоянный ток первой 10 и второй 11 секций шин постоянного тока, коммутируется (фиг. 1) через включенные аппараты защиты постоянного тока 71, 73 в емкостной заряд блоков конденсаторов 72, 74. Такое техническое решение ведет к дополнительным преимуществам предлагаемой ветряной электростанции, т.к. происходит суммирование энергии емкостей всех конденсаторов сглаживающих LC-фильтров 20, 38 всех ветряных турбин электростанции и емкостей блоков конденсаторов 72, 74, что уменьшает содержание гармоник, снижает пульсацию постоянного тока, допускает хаотичное (асинхронное) вращении роторов генераторов 5, 6, G ветряных турбин и формирует буферную мощность при непродолжительных просадках напряжения региональной сети, сохраняя статическую устойчивость генерации. Регулирование величины выходного постоянного тока (фиг. 2) каждой ветряной турбиной 1, 2, 3, 4 осуществляется оператором ветряной станции с помощью модуля управления 17 ветряной электростанции за счет электромеханического регулирования моментами давления ветровых потоков на ветряные турбины, что приводит к изменению скорости вращения роторов генераторов 5, 6 и соответственно, изменению величины выходного напряжения постоянного тока сглаживающих LC-фильтров 20, 38 по отношению к величине напряжения на секциях шин постоянного тока 10 и 11. The direct current of the first 10 and second 11 sections of the DC buses is switched (Fig. 1) through the included DC protection devices 71, 73 into the capacitive charge of the capacitor units 72, 74. This technical solution leads to additional advantages of the proposed wind farm, because . there is a summation of the energy of the capacitances of all capacitors of the smoothing LC filters 20, 38 of all wind turbines of the power plant and the capacitances of the capacitor units 72, 74, which reduces the content of harmonics, reduces the DC ripple, allows chaotic (asynchronous) rotation of the rotors of generators 5, 6, G of wind turbines and generates buffer power during short voltage drops of the regional network, while maintaining the static stability of generation. The regulation of the output direct current (Fig. 2) by each wind turbine 1, 2, 3, 4 is carried out by the operator of the wind farm using the control module 17 of the wind farm due to the electromechanical control of the moments of pressure of the wind flows on the wind turbines, which leads to a change in the speed of rotation of the rotors generators 5, 6 and, accordingly, a change in the value of the DC output voltage of the smoothing LC filters 20, 38 in relation to the voltage value on the DC bus sections 10 and 11.

Это упрощает требования к системам электромеханического управления скоростью вращения и моментами силы на валах генераторов ветряных турбин, устраняет необходимость поддерживать синхронную работу генераторов или инверторов всех ветряных турбин и допускает исключение промежуточных редукторов (мультипликаторов), что дополнительно повышает надежность функционирования электростанции.This simplifies the requirements for systems for electromechanical control of the rotation speed and torques on the wind turbine generator shafts, eliminates the need to maintain synchronous operation of the generators or inverters of all wind turbines, and allows the elimination of intermediate gearboxes (multipliers), which further increases the reliability of the power plant.

При возрастании скорости ветрового потока (фиг. 1), повышается величина напряжения выпрямленного постоянного тока на шинах секций постоянного тока 10 и 11, происходит заряд блоков конденсаторов 72 и 74 выше номинальной (например, выше 690 В) величины. Модуль управления 17 включает коммутаторы постоянного тока 60, 64, и воздействуя на органы управления ветряных турбин, плавно повышает напряжение на шинах первой 10 и второй 11 секций постоянного тока до величины напряжения (800 В) таким образом, чтобы величина зарядного тока аккумуляторных накопителей электрической энергии мегаваттного класса 66 и 67 не превышала расчетных значений. За счет электромеханического регулирования моментами давления ветровых потоков на ветряные турбины, ведущего к изменению скорости вращения роторов генераторов 5, 6 и в результате, к изменению величины выходного напряжения постоянного тока на шинах первой секции постоянного тока 10 от группы 69 ветряных турбин 1, 2 и на шинах второй секции постоянного тока 11 от группы 70 ветряных турбин 3, 4. Каждый аккумуляторный накопитель электрической энергии мегаваттного класса 66, 67 через свой вход/выход осуществляет регулируемый зарядный цикл до полного заряда от своей секции шин постоянного тока 10 и 11. Этот режим работы предлагаемой ветряной электростанции позволяет заряжать аккумуляторные накопители электрической энергии мегаваттного класса 66, 67, без использования зарядного контролера, упрощая конструкцию и значительно снижая стоимость самих систем хранения электрической энергии.With an increase in the speed of the wind flow (Fig. 1), the voltage of the rectified DC on the buses of the DC sections 10 and 11 increases, the capacitor banks 72 and 74 are charged above the nominal (for example, above 690 V) values. The control module 17 includes DC switches 60, 64, and by acting on the controls of the wind turbines, smoothly increases the voltage on the buses of the first 10 and second 11 DC sections to a voltage value (800 V) so that the value of the charging current of the electric energy storage megawatt class 66 and 67 did not exceed the calculated values. Due to the electromechanical regulation of the moments of pressure of wind flows on wind turbines, leading to a change in the speed of rotation of the rotors of generators 5, 6 and, as a result, to a change in the value of the output DC voltage on the buses of the first section of DC 10 from a group of 69 wind turbines 1, 2 and on buses of the second DC section 11 from a group 70 of wind turbines 3, 4. Each storage battery of electric energy of the megawatt class 66, 67 through its input / output carries out an adjustable charging cycle until it is fully charged from its DC bus section 10 and 11. This mode of operation of the proposed wind power plant allows you to charge storage batteries of electrical energy of megawatt class 66, 67, without using a charging controller, simplifying the design and significantly reducing the cost of the electrical energy storage systems themselves.

Возможен заряд аккумуляторных накопителей электрической энергии мегаваттного класса 66, 67 от одной из секции шин постоянного тока, для этого включается коммутатор постоянного тока 65, суммирующий емкости накопителей. А величину напряжения на шинах секции, с которой не осуществляется зарядный цикл, снижают до величины номинального напряжения (690 В). It is possible to charge accumulators of electrical energy of megawatt class 66, 67 from one of the sections of DC buses; for this, a DC switch 65 is switched on, summing up the capacities of the drives. And the voltage on the busbars of the section with which the charging cycle is not carried out is reduced to the nominal voltage (690 V).

После завершения зарядного цикла (фиг.2), по управляющим воздействиям с модуля управления 17 ветряной электростанции на ветряные турбины 1, 2, 3, 4 снижается скорость вращения роторов генераторов 5, 6, уменьшается величина напряжения постоянного тока и секций шин постоянного тока до номинальной величины (690 В). Номинальная величина напряжения секций шин постоянного тока 10, 11 соответствует величине напряжения полностью заряженных аккумуляторных накопителей электрической энергии мегаваттного класса 66, 67. Рационально при проектировании выбирать номинальное напряжение на шинах секций постоянного тока в диапазоне от 690 до 1500 В.After the completion of the charging cycle (figure 2), according to the control actions from the control module 17 of the wind farm to the wind turbines 1, 2, 3, 4, the rotation speed of the rotors of the generators 5, 6 decreases, the value of the DC voltage and the DC bus sections decreases to the nominal values (690 V). The rated voltage of the DC bus sections 10, 11 corresponds to the voltage of fully charged megawatt class 66, 67 storage batteries. It is rational when designing to choose the nominal voltage on the DC bus sections in the range from 690 to 1500 V.

Сетевой оператор 68 включает (фиг. 1, 2) коммутаторы переменного тока региональной сети 32, 59, 50, подключает линии электропередач 31, 58, 49 к региональной сети электропитания 33, при этом сетевое трехфазное напряжение через линии электропередач 31, 58, 49 и вторые блоки фазных датчиков тока и напряжения 29, 56, 47 подается на выходы коммутаторов переменного тока 28, 55, 46.The network operator 68 includes (Fig. 1, 2) AC switches of the regional network 32, 59, 50, connects the power lines 31, 58, 49 to the regional power supply network 33, while the mains three-phase voltage through the power lines 31, 58, 49 and the second blocks of phase current and voltage sensors 29, 56, 47 are fed to the outputs of AC switches 28, 55, 46.

Далее модуль управления 17 включает силовые коммутаторы постоянного тока 23, 61, 63, 41, объединяет шины первой 10 и второй 11 секций постоянного тока, питающие постоянным током автономные сетевые инверторы 24, 51, 42, преобразующие постоянный ток в трехфазный переменный ток, напряжение которого повышают посредствам повышающих трансформаторов 25, 52, 43. Повышающие разделительные трансформаторы 25, 52, 43 могут быть выполнены трехобмоточными, например, 0,69/35/220 кВ. Повышенное напряжение фильтруется с помощью фильтров электромагнитной совместимости 26, 53, 44, которое, соответственно, через первые блоки фазных датчиков тока и напряжения 27, 54, 45 подается на входы соответствующих коммутаторов переменного тока 28, 55, 46. Further, the control module 17 includes DC power switches 23, 61, 63, 41, combines the buses of the first 10 and second 11 DC sections, supplying DC autonomous network inverters 24, 51, 42, converting DC into three-phase AC, the voltage of which increase by means of step-up transformers 25, 52, 43. Step-up isolating transformers 25, 52, 43 can be made with three windings, for example, 0.69/35/220 kV. The increased voltage is filtered using electromagnetic compatibility filters 26, 53, 44, which, respectively, through the first blocks of phase current and voltage sensors 27, 54, 45, is fed to the inputs of the corresponding AC switches 28, 55, 46.

Автономные сетевые инверторы 24, 51, 42 (фиг. 1, 2), в соответствии с информацией о мгновенных значениях фазных напряжений, полученных соответственно от первых 27, 54, 44 и вторых блоков фазных датчиков тока и напряжения 29, 56, 47 со стороны сети, производят сравнение полученной информации, формируют управляющие воздействия для широтно-импульсной модуляции, синхронизируют выходы фильтров электромагнитной совместимости 26, 53, 44 с фазным напряжением региональной сети электропитания 33. Autonomous network inverters 24, 51, 42 (Fig. 1, 2), in accordance with the information about the instantaneous values of phase voltages obtained respectively from the first 27, 54, 44 and the second blocks of phase current and voltage sensors 29, 56, 47 from the side networks, compare the received information, form control actions for pulse-width modulation, synchronize the outputs of the electromagnetic compatibility filters 26, 53, 44 with the phase voltage of the regional power supply network 33.

При достижении синхронизации блоки управления автономных сетевых инверторов 24, 51, 42 автоматически замыкают соответствующие коммутаторы переменного тока 28, 55, 46, включают в параллельную работу повышающие трансформаторы 25, 52, 43 через соответствующие линии электропередач 31, 58, 49, коммутаторы переменного тока 32, 59, 50 региональной сети соединяют с трансформатором (на рисунке не показан) региональной сети электропитания 33.When synchronization is achieved, the control units of autonomous network inverters 24, 51, 42 automatically close the corresponding AC switches 28, 55, 46, include step-up transformers 25, 52, 43 through the corresponding power lines 31, 58, 49, AC switches 32 , 59, 50 of the regional network are connected to a transformer (not shown in the figure) of the regional power supply network 33.

Затем автономные сетевые инверторы 24, 51, 42 повышают величину фазного напряжения своих выходов, тем самым увеличивают величину фазного выходного напряжения повышающих трансформаторов 25, 52, 43 и соответственно выходов фильтров электромагнитной совместимости 26, 53, 44 до уровня, превышающего сетевое напряжение, при этом образуется ток направленный в сторону сети, а преобразованная отфильтрованная электрическая энергия генераторов 5, 6, G ветряных турбин, через замкнутые контакты коммутаторов переменного тока 28, 55, 46, вторые блоки фазных датчиков тока и напряжения 29, 56, 47, выходы 30, 57, 48 общего устройства подачи 7, линии электропередач 31, 58, 49, и соответствующие коммутаторы переменного тока региональной сети 32, 59, 50, будет передаваться в региональную сеть электропитания 33. Then autonomous network inverters 24, 51, 42 increase the phase voltage of their outputs, thereby increasing the phase output voltage of the step-up transformers 25, 52, 43 and, accordingly, the outputs of the electromagnetic compatibility filters 26, 53, 44 to a level exceeding the mains voltage, while a current is formed directed towards the network, and the converted filtered electrical energy of the generators 5, 6, G of wind turbines, through the closed contacts of the alternating current switches 28, 55, 46, the second blocks of phase current and voltage sensors 29, 56, 47, outputs 30, 57 , 48 of the common feeder 7, power lines 31, 58, 49, and the corresponding regional network AC switches 32, 59, 50, will be transmitted to the regional power supply network 33.

Автономные сетевые инверторы в приоритетном варианте выполнены с индивидуальным управлением каждой фазой, что позволяет передавать преобразованную энергию в наиболее нагруженную фазу сети, выравнивая электрическую нейтраль сетевого трансформатора уменьшая асимметрию, и тем самым повысить качество переменного тока региональной сети электропитания.Autonomous network inverters in the priority version are made with individual control of each phase, which allows transferring the converted energy to the most loaded phase of the network, aligning the electrical neutral of the network transformer, reducing asymmetry, and thereby improving the quality of the alternating current of the regional power supply network.

При генерации (фиг. 1) электрической энергии в региональную сеть электропитания 33, повышается величина постоянного тока от ветряных турбин, определяемая датчиками постоянного тока 21, 39. Модуль управления 17 получает данные от датчиков постоянного тока 21, 39, (фиг. 2) всех ветряных турбин 1, 2, 3, 4, определяет их общую суммарную величину и параметры заряда аккумуляторных накопителей электрической энергии мегаваттного класса 66, 67. Модуль управления 17 через управляющую шину 78 перераспределят генерирующую мощность между автономными сетевыми инверторами 24, 51, 42 путем изменения значений постоянного тока для каждого инвертора в пределах суммарной величины общего постоянного тока, поступающего на секции шин постоянного тока. При этом образуется замкнутый контур регулирования мощности и формируется эффективный отбора мощности (МРРТ) от каждой группы 69 и 70 всех ветряных турбин 1, 2, 3, 4 и повышается общая эффективность преобразования ветряной электростанции.When generating (Fig. 1) electrical energy in the regional power supply network 33, the amount of direct current from the wind turbines, determined by the DC sensors 21, 39, increases. The control module 17 receives data from the DC sensors 21, 39, (Fig. 2) of all wind turbines 1, 2, 3, 4, determines their total total value and charge parameters for megawatt-class electric energy storage devices 66, 67. The control module 17 redistributes the generating power through the control bus 78 between autonomous grid inverters 24, 51, 42 by changing the values DC current for each inverter within the total value of the total DC current supplied to the DC bus sections. This forms a closed power control loop and forms an effective power take-off (MPPT) from each group 69 and 70 of all wind turbines 1, 2, 3, 4 and increases the overall conversion efficiency of the wind farm.

Оптимально, чтобы автономные сетевые инверторы 24, 51, 42 были одинаковой мощности, которая должна соответствовать суммарной номинальной выходной мощности всех генераторов 5, 6, G переменного тока ветряных турбин, подключенных к шинам одной секции постоянного тока, соответственно секции шин постоянного тока 10 и 11 должны иметь равную подключаемую мощность.It is optimal that the stand-alone grid inverters 24, 51, 42 be of the same power, which should correspond to the total rated output power of all alternating current generators 5, 6, G of wind turbines connected to the buses of one DC section, respectively, the DC bus sections 10 and 11 must have the same connected power.

Автономный сетевой инвертор 51 по своей сути является резервным и служит для автоматического резервирования генерации при аварийных отключениях сетевых инверторов 24 или 42 при коммутации емкостной электрической энергии емкостных накопителей электрической энергии мегаваттного класса 66, 67 в периоды пиковой сетевой нагрузки. Autonomous network inverter 51 is inherently redundant and serves for automatic backup of generation during emergency shutdowns of network inverters 24 or 42 when switching capacitive electrical energy of capacitive electrical energy storage units of megawatt class 66, 67 during periods of peak network load.

В нормальных режимах работы ветряной электростанции допускается с помощью автономного сетевого инвертора 51 выходного модуля 15 передавать преобразованную энергию только в наиболее нагруженную фазу сети, что способствует выравниванию электрической нейтрали сетевого трансформатора, уменьшению асимметрии и, в результате, повышению качества переменного тока региональной сети электропитания 33.In normal operating modes of a wind farm, it is allowed, using an autonomous network inverter 51 of the output module 15, to transfer the converted energy only to the most loaded phase of the network, which helps to equalize the electrical neutral of the network transformer, reduce asymmetry and, as a result, improve the quality of the alternating current of the regional power supply network 33.

В периоды нестабильной работы сети (фиг.1, 2), модуль управления 17 включает коммутатор постоянного тока 65, объединяет заряд аккумуляторных накопителей электрической энергии мегаваттного класса 66, 67, замыкает коммутатор постоянного тока 62 и подключает сетевой инвертор 51 к цепи объединенных аккумуляторных накопителей электрической энергии мегаваттного класса 66, 67. Модуль управления 17, через управляющую шину 78 отправляет на вход автономного сетевого инвертора 24 значение суммы постоянного тока поступающего на первую секцию шин постоянного тока 10, а на вход автономного сетевого инвертора 42 передает значение суммы постоянного тока поступающего на вторую секцию шин постоянного тока 11 и распределяет генерирующую мощность всех ветряных турбин между двумя выходными модулями 14 и 16. Далее модуль управления 17 отключает коммутаторы постоянного тока 60, 61, 63, 64, разделяет общее соединение шин первой 10 и второй 11 секции постоянного тока и отключает аккумуляторные накопители электрической энергии мегаваттного класса 66, 67, от первой 10 и второй 11 секций шин постоянного тока. При этом создаются три параллельных независимых гальванически развязанных цепи генерации с подачей мощности в сеть за счет разделения мощностей ветряных турбин электростанции на две равные части, образуются две независимых цепи генерации, одна цепь - группа 69 всех ветряных турбин 1, 2, подключенных к первой 10 секции шин постоянного тока и автономный сетевой инвертор 24 (выходной модуль 14), вторая цепь - группа 70 всех ветряных турбин 3, 4, подключенных ко второй 11 секции шин постоянного тока и автономный сетевой инвертор 42 (выходной модуль 16), а также добавляется еще третья независимая параллельная цепь генерации с подачей мощности в сеть от заряда объединенных аккумуляторных накопителей электрической энергии мегаваттного класса 66, 67, через автономный сетевой инвертор 51 (выходной модуль 15), что обеспечивает высокую надежность работы ветряной электростанции.During periods of unstable network operation (FIGS. 1, 2), the control module 17 turns on the DC switch 65, combines the charge of the megawatt-class electric energy storage devices 66, 67, closes the DC switch 62 and connects the grid inverter 51 to the circuit of the combined electric battery storage devices. megawatt-class energy 66, 67. The control module 17, through the control bus 78 sends to the input of the autonomous network inverter 24 the value of the sum of the direct current supplied to the first section of the DC buses 10, and to the input of the autonomous network inverter 42 transmits the value of the sum of the direct current supplied to the second section of the DC busbars 11 and distributes the generating power of all wind turbines between two output modules 14 and 16. Next, the control module 17 turns off the DC switches 60, 61, 63, 64, separates the common connection of the buses of the first 10 and second 11 DC sections and turns off battery storage devices Electric energy of megawatt class 66, 67, from the first 10 and second 11 sections of DC busbars. This creates three parallel independent galvanically isolated generation circuits with power supply to the network by dividing the power of the wind turbines of the power plant into two equal parts, two independent generation circuits are formed, one circuit is a group 69 of all wind turbines 1, 2 connected to the first 10 section DC busbars and an autonomous network inverter 24 (output module 14), the second circuit - a group 70 of all wind turbines 3, 4 connected to the second 11 section of the DC busbars and an autonomous network inverter 42 (output module 16), and a third one is also added an independent parallel generation circuit with power supply to the network from the charge of the combined storage units of electric energy of the megawatt class 66, 67, through an autonomous network inverter 51 (output module 15), which ensures high reliability of the wind farm.

Целесообразно в предлагаемой ветряной электростанции, применять аккумуляторные накопители электрической энергии мегаваттного класса 66, 67, это условие может стать обязательным для всей возобновляемой энергетики, так как повышает надежность работы электрических сетей при генерации и при отсутствии генерации, связанной с непостоянством первичной энергии возобновляемых источников энергии. Таким образом решается задача управления потоками появляющихся генерирующих мощностей или выпадающих генерирующих мощностей. Использование аккумуляторных накопителей электрической энергии мегаваттного класса, позволяет сохранять статически устойчивую генерацию и формировать сбалансированную систему снабжения электрической энергии.It is advisable in the proposed wind farm to use storage batteries of electrical energy of megawatt class 66, 67, this condition may become mandatory for all renewable energy, as it increases the reliability of the operation of electrical networks during generation and in the absence of generation associated with the volatility of the primary energy of renewable energy sources. Thus, the problem of managing the flows of emerging generating capacities or falling generating capacities is solved. The use of megawatt-class battery storage units makes it possible to maintain statically stable generation and form a balanced electrical energy supply system.

Размещение аккумуляторных накопителей электрической энергии мегаваттного класса в здании общего устройства подачи (электроустановки) ветряной электростанции защищает накопители от вредных факторов окружающей среды (высокой или низкой температуры, влажности и т.д.), так как в конструкции аккумуляторных накопителей основными элементами являются аккумуляторы, работа которых основана на химических реакциях.The placement of megawatt-class battery storage units in the building of a common supply device (electrical installation) of a wind farm protects the storage units from harmful environmental factors (high or low temperature, humidity, etc.), since batteries are the main elements in the design of storage storage units, work based on chemical reactions.

Кроме того, новая структура предлагаемой ветряной электростанции с интеграцией аккумуляторных накопителей электрической энергии мегаваттного класса, упрощает конструкцию самих накопителей, исключает из их конструкции мощные компоненты - зарядные контроллеры, генерирующие инверторы, фильтры, повышающие трансформаторы и т. д. Даже при наличии в конструкции зарядного контроллера значительно снижается общая стоимость аккумуляторных накопителей электрической энергии высокой мощности и соответственно себестоимость преобразованной электрической энергии от возобновляемых источников энергии. In addition, the new structure of the proposed wind farm with the integration of megawatt-class battery storage devices simplifies the design of the storage devices themselves, excludes powerful components from their design - charging controllers, generating inverters, filters, step-up transformers, etc. Even if there is a charger in the design the controller significantly reduces the total cost of high-power storage batteries and, accordingly, the cost of converted electrical energy from renewable energy sources.

При необходимости увеличения выходной мощности ветряной электростанции рационально при проектировании применять вариант с тремя воздушными линиями электропередачи, что обеспечивает взаимное резервирование, повышает надежность генерации и упрощает ремонт и техническое обслуживание оборудования.If it is necessary to increase the output power of a wind farm, it is rational to use the option with three overhead power lines when designing, which provides mutual redundancy, increases the reliability of generation and simplifies the repair and maintenance of equipment.

Технические результаты достигаются созданием новой структуры ветряной электростанции, обеспечивающей:Technical results are achieved by creating a new wind farm structure that provides:

- уменьшение массы ветряных турбин за счет переноса основного электрооборудования в общее устройство подачи (комплексную электроустановку), расположенную в наземной геометрически центральной части ветряной электростанции,- reduction in the mass of wind turbines due to the transfer of the main electrical equipment to a common supply device (complex electrical installation) located in the ground geometrically central part of the wind farm,

- увеличение эффективности преобразования за счет осуществления сетевыми инверторами максимально эффективного отбора мощности (МРРТ), от групп ветряных турбин, а также создание общей электрической нейтрали постоянного тока (М+), что позволяет применять RB-IGBT модули с трехуровневой топологией в автономных сетевых инверторах, которые расширяют спектральный состав выходного напряжения и снижают потери при переключении, - increasing the conversion efficiency due to the implementation of the maximum efficient power take-off (MPRT) by network inverters from groups of wind turbines, as well as the creation of a common electric neutral DC (M + ), which allows the use of RB-IGBT modules with a three-level topology in autonomous network inverters, which expand the spectral composition of the output voltage and reduce switching losses,

- сохранение статической устойчивости генерации при переходных процессах и глубоких просадках напряжения сети за счет суммарной емкостной энергии блоков конденсаторов большой емкости, конденсаторов сглаживающих фильтров и аккумуляторных накопителей электрической энергии мегаваттного класса, формирующих общую буферную мощность,- maintaining the static stability of generation during transients and deep drawdowns of the mains voltage due to the total capacitive energy of high-capacity capacitor banks, smoothing filter capacitors and megawatt-class storage batteries that form the total buffer power,

- повышение надежности осуществляется за счет упрощения систем управления ветряных турбин, гальванической развязки между генераторами ветряных турбин и генерирующими автономными сетевыми инверторами, статически устойчивой генерации за счет значительной буферной емкостной мощности и гибкой системы управления ветряной электростанции, а также за счет исключения из схемы ВЭС локальной распределительной сети (коллекторной сети) постоянного или переменного тока и большого количества генерирующих инверторов или генераторов с трансформаторами среднего напряжения работающих параллельно, за счет применения новой схемы объединения мощностей и централизации всей генерации в сетевых инверторах повышенной мощности.- reliability is increased by simplifying wind turbine control systems, galvanic isolation between wind turbine generators and generating autonomous grid inverters, statically stable generation due to significant buffer capacitive power and a flexible wind farm control system, as well as by excluding local distribution from the WPP scheme network (collector network) of direct or alternating current and a large number of generating inverters or generators with medium voltage transformers operating in parallel, due to the use of a new scheme for combining capacities and centralizing all generation in network inverters of increased power.

Дополнительно в предлагаемом техническом решении присутствуют незаявленные сопутствующие преимущества - исключена функция синхронизации и параллельная работа генераторов или инверторов или трансформаторов среднего напряжения в зависимости от схемы суммирования мощности станции, включение и отключение коммутаторов постоянного и переменного тока ветряной электростанции и коммутаторов переменного тока региональной сети происходит без нагрузки, при этом повышается общий ресурс оборудования, создается возможность применения RB-IGBT модулей с трехуровневой топологией в сетевых инверторах, что ведет к уменьшению размеров фильтров электромагнитной совместимости, установленных между повышающими трансформаторами и первыми блоками фазных датчиков тока и напряжения, снижаются потери на проводимости, и улучшается качество синусоиды. При этом увеличивается число режимов работы ветряной электростанции и повышается общая функциональность, создается гибкая система управления. Значительно снижается стоимость аккумуляторных накопителей электрической энергии повышенной мощности, интегрированных в состав ветряной электростанции, исключаются из их конструкции мощные компоненты; зарядные контроллеры, генерирующие инверторы, фильтры, повышающие трансформаторы и т. д. Снижаются эксплуатационные расходы за счет централизации генерации и переноса всего электрооборудования ветряных турбин за исключением генераторов в наземное здание общего устройства подачи. Повышение качества переменного тока региональной сети электроснабжения достигается за счет того, что сетевые инверторы, выполненные с индивидуальным управлением каждой фазой, могут отдавать преобразованную энергию в наиболее нагруженную фазу сети, выравнивать электрическую нейтраль сетевого трансформатора, уменьшать его асимметрию.Additionally, the proposed technical solution contains undeclared accompanying advantages - the synchronization function is excluded and the parallel operation of generators or inverters or medium voltage transformers, depending on the power summation circuit of the station, switching on and off the DC and AC switches of the wind farm and the AC switches of the regional network occurs without load , while increasing the overall resource of the equipment, it becomes possible to use RB-IGBT modules with a three-level topology in network inverters, which leads to a reduction in the size of the electromagnetic compatibility filters installed between step-up transformers and the first blocks of phase current and voltage sensors, conduction losses are reduced, and improves the quality of the sinusoid. At the same time, the number of operating modes of the wind farm increases and the overall functionality increases, a flexible control system is created. The cost of high-capacity storage batteries integrated into the wind power plant is significantly reduced, powerful components are excluded from their design; charging controllers, generating inverters, filters, step-up transformers, etc. Operating costs are reduced by centralizing generation and moving all wind turbine electrical equipment, with the exception of generators, to the ground building of the common feeder. Improving the quality of alternating current of the regional power supply network is achieved due to the fact that network inverters, made with individual control of each phase, can supply the converted energy to the most loaded phase of the network, align the electrical neutral of the network transformer, and reduce its asymmetry.

Из приведенного выше описания заявляемого изобретения для каждого специалиста в данной области очевидна возможность его реализации, что позволяет считать его соответствующим условию патентоспособности и критерию "промышленная применимость".From the above description of the claimed invention, for each specialist in this field, the possibility of its implementation is obvious, which allows us to consider it as meeting the condition of patentability and the criterion of "industrial applicability".

Заявляемое изобретение способствует созданию ветряной электростанции, обеспечивающей повышение надежности генерации, улучшение массогабаритных показателей ветряных турбин, увеличение эффективности преобразования, сохранение статической устойчивости генерации при переходных процессах и глубоких просадках напряжения сети. The claimed invention contributes to the creation of a wind power plant that improves the reliability of generation, improves the weight and size of wind turbines, increases the conversion efficiency, maintains the static stability of generation during transients and deep voltage drops in the network.

Перечень и наименования элементов.List and names of elements.

1, 2, 3, 4 - Ветряные турбины1, 2, 3, 4 - Wind turbines

5, 6 - Генераторы5, 6 - Generators

7 - Общее устройство подачи7 - General feeder

8, 9 – Входы общего устройства подачи8, 9 - Common Feeder Inputs

10 – Первая секция шин постоянного тока10 - First section of DC busbars

11 - Вторая секция шин постоянного тока11 - Second section of DC busbars

12, 13 – Входные модули12, 13 - Input modules

14, 15, 16 – Выходные модули14, 15, 16 - Output modules

17 – Модуль управления17 - Control module

18, 36 - Согласующие трансформаторы18, 36 - Matching transformers

19, 37 - Выпрямители переменного тока19, 37 - AC rectifiers

20, 38 - Сглаживающие фильтры20, 38 - Smoothing filters

21, 39 - Датчики постоянного тока21, 39 - DC sensors

22, 40, 71, 73 - Аппараты защиты постоянного тока22, 40, 71, 73 - DC protection devices

23, 41, 60, 61, 62, 63, 64, 65 - Коммутаторы постоянного тока23, 41, 60, 61, 62, 63, 64, 65 - DC switches

24, 42, 51 – Автономные сетевые инверторы 24, 42, 51 - Off-grid inverters

25, 43, 52 - Повышающие трансформаторы25, 43, 52 - step-up transformers

26, 53, 44 - Фильтры электромагнитной совместимости26, 53, 44 - EMC filters

27, 54, 45 - Первые блоки фазных датчиков тока и напряжения27, 54, 45 - The first blocks of phase current and voltage sensors

28, 55, 46, 32, 59, 50 - Коммутаторы переменного тока28, 55, 46, 32, 59, 50 - AC switches

29, 56, 47 - Вторые блоки фазных датчиков тока и напряжения29, 56, 47 - Second blocks of phase current and voltage sensors

30, 57, 48 – Выходы общего устройства подачи30, 57, 48 - Common feeder outlets

31, 58, 49 - Линии электропередачи 31, 58, 49 - Power lines

33 - Сеть электропитания33 - Power supply network

34, 35 - Электрические силовые кабели34, 35 - Electrical power cables

66, 67 - Аккумуляторные накопители электрической энергии мегаваттного класса 66, 67 - Megawatt class battery storage units

68 – Сетевой оператор68 - Network operator

69, 70 - Группы ветряных турбин69, 70 - Wind turbine groups

72, 74 - Блоки конденсаторов72, 74 - Capacitor blocks

75, 76 – Выходы согласующего трансформатора75, 76 - Outputs of the matching transformer

77 – Выход сглаживающего фильтра77 - Anti-aliasing filter output

78 – Управляющая шина78 - Control bus

79 – Конденсатор большой емкости (ионистор)79 - Large capacitor (ionistor)

80, 81 – Предохранители80, 81 - Fuses

82, 83 - Накопители электрической энергии82, 83 - Electrical energy storage

84 – Цепь электрической нейтрали постоянного тока аккумуляторного накопителя электрической энергии мегаваттного класса84 - DC electrical neutral circuit of a megawatt-class electrical energy storage device

Claims (10)

1. Ветряная электростанция, содержащая по меньшей мере две ветряные турбины для выработки электроэнергии, каждая из которых содержит генератор для генерирования переменного электрического тока и общее устройство подачи выработанной электроэнергии или ее части в сеть электропитания, отличающаяся тем, что в общее устройство подачи дополнительно введены по меньшей мере две секции шин постоянного тока, два входных модуля, два выходных модуля и модуль управления, при этом выход генератора переменного электрического тока каждой ветряной турбины соединен через один из входов общего устройства подачи с входом одного из входных модулей, выполненного в виде последовательно соединенных согласующего трансформатора, выпрямителя переменного тока, датчика постоянного тока, аппарата защиты постоянного тока, выход каждого входного модуля соединен с секцией шин постоянного тока, а к секции шин постоянного тока подключен вход выходного модуля, выполненного в виде последовательно соединенных коммутатора постоянного тока, автономного сетевого инвертора, повышающего трансформатора, первого блока фазных датчиков тока и напряжения, коммутатора переменного тока, второго блока фазных датчиков тока и напряжения, а выход выходного модуля через выход общего устройства подачи и линию электропередачи соединен с сетью электропитания. 1. A wind farm containing at least two wind turbines for generating electricity, each of which contains a generator for generating alternating electric current and a common device for supplying the generated electricity or part of it to the power supply network, characterized in that the common supply device is additionally at least two sections of DC buses, two input modules, two output modules and a control module, while the output of the alternating electric current generator of each wind turbine is connected through one of the inputs of a common feeder with the input of one of the input modules, made in the form of a series-connected matching transformer, AC rectifier, DC sensor, DC protection device, the output of each input module is connected to the DC bus section, and the DC bus section is connected to the input of the output module, made in the form of a series-connected switch direct current, autonomous network inverter, step-up transformer, the first block of current and voltage phase sensors, an alternating current switch, the second block of current and voltage phase sensors, and the output of the output module is connected to the power supply network through the output of a common feeder and a power line. 2. Ветряная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что во входном модуле выход выпрямителя переменного тока соединен с входом датчика постоянного тока через сглаживающий фильтр.2. Wind farm according to claim 1, characterized in that in the input module the output of the AC rectifier is connected to the input of the DC sensor through a smoothing filter. 3. Ветряная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что в выходном модуле повышающий трансформатор и первый блок фазных датчиков тока и напряжения соединены через фильтр электромагнитной совместимости.3. Wind power plant according to claim 1, characterized in that in the output module the step-up transformer and the first block of phase current and voltage sensors are connected through an electromagnetic compatibility filter. 4. Ветряная электростанция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что выпрямители переменного тока выполнены с последовательным соединением мостов.4. Wind farm according to claim 1 or 2, characterized in that the AC rectifiers are made with a series connection of bridges. 5. Ветряная электростанция по п.4, отличающаяся тем, что цепи последовательного соединения мостов выпрямителей переменного тока объединены в общую электрически нейтральную цепь постоянного тока (М +).5. Wind power plant according to claim 4, characterized in that the series connection circuits of AC rectifier bridges are combined into a common electrically neutral DC circuit (M + ). 6. Ветряная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что секции шин постоянного тока снабжены дополнительной электрически нейтральной шиной постоянного тока (М +).6. Wind power plant according to claim 1, characterized in that the DC bus sections are equipped with an additional electrically neutral DC bus (M + ). 7. Ветряная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что к секции шин постоянного тока подключен по меньшей мере один блок конденсаторов.7. Wind farm according to claim 1, characterized in that at least one capacitor bank is connected to the DC bus section. 8. Ветряная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что модуль управления ветряной электростанции соединен с выходом датчика постоянного тока и входом и выходом автономного сетевого инвертора.8. The wind farm according to claim 1, characterized in that the control module of the wind farm is connected to the output of the DC sensor and the input and output of the autonomous grid inverter. 9. Ветряная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что выходы первого и второго блока фазных датчиков тока и напряжения соединены с входами автономного сетевого инвертора.9. Wind power plant according to claim 1, characterized in that the outputs of the first and second block of phase current and voltage sensors are connected to the inputs of an autonomous network inverter. 10. Ветряная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что к секции шин постоянного тока подключен по меньшей мере один аккумуляторный накопитель электрической энергии мегаваттного класса, состоящий из двух последовательно соединенных накопителей.10. The wind farm according to claim 1, characterized in that at least one megawatt-class electrical energy storage device, consisting of two series-connected storage devices, is connected to the DC busbar section.
RU2022108505A 2022-03-30 Wind power plant RU2785256C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2785256C1 true RU2785256C1 (en) 2022-12-05

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2326774C1 (en) * 2006-11-03 2008-06-20 Владимир Григорьевич Яцук Converting device of the passangers car power supply system
RU85042U1 (en) * 2009-02-26 2009-07-20 Закрытое акционерное общество "ИнформТехТранс" DEVICE FOR POWER SUPPLY OF EQUIPMENT AND SERVICE EQUIPMENT FOR PASSENGER CARS
CN109546684A (en) * 2018-12-18 2019-03-29 辽宁恒顺新能源科技有限公司 Micro-capacitance sensor power supply system
CN109378888B (en) * 2018-12-18 2019-09-17 辽宁恒顺新能源科技有限公司 Centralized high-voltage rectifying electric current distribution charging heap
RU2726735C1 (en) * 2019-08-23 2020-07-15 Общество С Ограниченной Ответственностью "Вдм-Техника" Self-contained power supply system with combined energy storage unit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2326774C1 (en) * 2006-11-03 2008-06-20 Владимир Григорьевич Яцук Converting device of the passangers car power supply system
RU85042U1 (en) * 2009-02-26 2009-07-20 Закрытое акционерное общество "ИнформТехТранс" DEVICE FOR POWER SUPPLY OF EQUIPMENT AND SERVICE EQUIPMENT FOR PASSENGER CARS
CN109546684A (en) * 2018-12-18 2019-03-29 辽宁恒顺新能源科技有限公司 Micro-capacitance sensor power supply system
CN109378888B (en) * 2018-12-18 2019-09-17 辽宁恒顺新能源科技有限公司 Centralized high-voltage rectifying electric current distribution charging heap
RU2726735C1 (en) * 2019-08-23 2020-07-15 Общество С Ограниченной Ответственностью "Вдм-Техника" Self-contained power supply system with combined energy storage unit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2019419383B2 (en) Virtual synchronous generator system and method
EP2477299B1 (en) Power Conversion Control With Energy Storage
Xiang et al. Coordinated control of an HVDC link and doubly fed induction generators in a large offshore wind farm
Blaabjerg et al. Power electronics-key technology for renewable energy systems
US8587141B2 (en) Frequency converter
Kirby et al. HVDC transmission for large offshore windfarms
Saeedifard et al. DC power systems: Challenges and opportunities
Blaabjerg et al. Trends in power electronics and control of renewable energy systems
EP2944006B1 (en) Turbine-based energy generation system with dc output
Nayar et al. Power electronics for renewable energy sources
CN205670685U (en) Equipment for transmission electric power
EP3373433B1 (en) A photovoltaic power plant system
CN103997231A (en) Cascaded H-Bridge Converter
Choi et al. Power electronics for renewable energy systems: Wind turbine and photovoltaic systems
US10581247B1 (en) System and method for reactive power control of wind turbines in a wind farm supported with auxiliary reactive power compensation
CN112072697B (en) Modular direct-current microgrid structure reconstruction method and operation control method
CN108923450B (en) Control and operation method of current source type high-voltage direct-current transmission system
Islam et al. Power electronics for renewable energy sources
Ramachandran et al. On the black start of offshore wind power plants with diode rectifier based HVDC transmission
Stieneker et al. Optimum design of medium-voltage DC collector grids depending on the offshore-wind-park power
Ricchiuto et al. Overview of multi-DC-bus solutions for DC microgrids
JP2016123196A (en) Power conversion device
RU2785256C1 (en) Wind power plant
Ortmann et al. Architecture, components and operation of an experimental hybrid ac/dc smart microgrid
Beik et al. Comparison of active and passive 9-phase wind turbine conversion system for an all DC grid