用于變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的儲能式勵磁變頻器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的儲能式勵磁變頻器，包括電機(jī)側(cè)DC-AC變換器、電機(jī)側(cè)雙向DC-DC變換器、儲能裝置、電網(wǎng)側(cè)雙向DC-DC變換器、電網(wǎng)側(cè)DC-AC變換器和三相濾波電感，電機(jī)側(cè)DC-AC變換器的交流端口與雙饋異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)出線端口相連、直流端口通過電機(jī)側(cè)雙向DC-DC變換器與儲能裝置相連；儲能裝置通過電網(wǎng)側(cè)雙向DC-DC變換器、電網(wǎng)側(cè)DC-AC變換器、三相濾波電感與雙饋異步發(fā)電機(jī)的定子側(cè)出線端口并接。本實用新型不僅可以平滑風(fēng)電的功率波動，提高風(fēng)電的低電壓穿越能力，還可較大范圍地調(diào)節(jié)勵磁變頻器電機(jī)側(cè)和電網(wǎng)側(cè)的交流輸出電壓，可省去變頻器連接到雙饋發(fā)電機(jī)的變壓器。
【專利說明】用于變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的儲能式勵磁變頻器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種用于變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的儲能式勵磁變頻器。

【背景技術(shù)】
[0002]將一定容量的儲能裝置嵌入變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的勵磁變頻器中，可起到平滑風(fēng)電功率波動，提高風(fēng)電低電壓穿越能力的作用。目前常規(guī)的方法是將儲能裝置經(jīng)過一個雙向DC-DC變換器并接到勵磁變頻器的直流母線上。但是，采用這種方法，由于電機(jī)側(cè)DC-AC變換器與電網(wǎng)側(cè)DC-AC變換器仍共用一條直流母線，所以勵磁變頻器電機(jī)側(cè)和電網(wǎng)側(cè)的交流輸出電壓仍需保持基本一致。由于雙饋異步發(fā)電機(jī)的定子出口電壓一般要比轉(zhuǎn)子出口電壓高出3倍左右，所以需要在勵磁變頻器與雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)之間或勵磁變頻器與雙饋發(fā)電機(jī)定子側(cè)之間加入一定變比/容量的變壓器來調(diào)節(jié)。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種不僅可以平滑風(fēng)電的功率波動，提高風(fēng)電的低電壓穿越能力，還可較大范圍地調(diào)節(jié)勵磁變頻器電機(jī)側(cè)和電網(wǎng)側(cè)的交流輸出電壓，從而可省去變頻器連接到雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)或變頻器連接到雙饋發(fā)電機(jī)定子側(cè)的變壓器的用于變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的儲能式勵磁變頻器。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為:
[0005]一種用于變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的儲能式勵磁變頻器，包括電機(jī)側(cè)DC-AC變換器、電機(jī)側(cè)雙向DC-DC變換器、儲能裝置、電網(wǎng)側(cè)雙向DC-DC變換器、電網(wǎng)側(cè)DC-AC變換器和三相濾波電感，所述電機(jī)側(cè)DC-AC變換器的交流端口與變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的雙饋異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)出線端口 a相連，所述電機(jī)側(cè)DC-AC變換器的直流端口與電機(jī)側(cè)雙向DC-DC變換器的高壓端口相連，所述電機(jī)側(cè)雙向DC-DC變換器的低壓端口與儲能裝置的一路端口相連；所述儲能裝置的另一路端口與電網(wǎng)側(cè)雙向DC-DC變換器的低壓端口相連，所述電網(wǎng)側(cè)雙向DC-DC變換器的高壓端口與電網(wǎng)側(cè)DC-AC變換器的直流端口相連，所述電網(wǎng)側(cè)DC-AC變換器的交流端口與三相濾波電感的一端相連；所述三相濾波電感的另一端與變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的雙饋異步發(fā)電機(jī)的定子側(cè)出線端口 η并接。
[0006]優(yōu)選地，所述儲能裝置為超級電容器或者蓄電池。
[0007]本實用新型用于變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的儲能式勵磁變頻器，包括電機(jī)側(cè)DC-AC變換器、電機(jī)側(cè)雙向DC-DC變換器、儲能裝置、電網(wǎng)側(cè)雙向DC-DC變換器、電網(wǎng)側(cè)DC-AC變換器和三相濾波電感，電機(jī)側(cè)DC-AC變換器、電機(jī)側(cè)雙向DC-DC變換器構(gòu)成儲能裝置的電機(jī)側(cè)能量轉(zhuǎn)換單元，電網(wǎng)側(cè)雙向DC-DC變換器、電網(wǎng)側(cè)DC-AC變換器和三相濾波電感構(gòu)成儲能裝置的電網(wǎng)側(cè)能量轉(zhuǎn)換單元，能夠?qū)崿F(xiàn)下述技術(shù)效果:
[0008]1、本實用新型通過控制電機(jī)側(cè)交換單元、電網(wǎng)側(cè)交換單元中各個設(shè)備模塊中全控開關(guān)器件的工作狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)控制電機(jī)側(cè)雙向DC-DC變換器為電機(jī)側(cè)DC-AC變換器的直流母線提供相對較低的直流電壓，并保持其電壓穩(wěn)定，從而使電機(jī)側(cè)DC-AC變換器的交流調(diào)制電壓范圍能夠與轉(zhuǎn)子出口電壓相匹配；控制電網(wǎng)側(cè)雙向DC-DC變換器為電網(wǎng)側(cè)DC-AC變換器的直流母線提供相對較高的直流電壓，并保持其電壓穩(wěn)定，從而使電網(wǎng)側(cè)DC-AC變換器的交流調(diào)制電壓范圍能夠與定子出口電壓相匹配，這樣便可省去變頻器連接到雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)(或變頻器連接到雙饋發(fā)電機(jī)定子側(cè))的變壓器。
[0009]2、本實用新型通過控制電機(jī)側(cè)能量轉(zhuǎn)換單元、電網(wǎng)側(cè)能量轉(zhuǎn)換單元中各個設(shè)備模塊中全控開關(guān)器件的工作狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)控制電機(jī)側(cè)DC-AC變換器來調(diào)節(jié)雙饋異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流的頻率、相位和幅值，從而可間接調(diào)節(jié)雙饋異步發(fā)電機(jī)定子側(cè)的輸出功率。
[0010]3、本實用新型通過控制電機(jī)側(cè)能量轉(zhuǎn)換單元、電網(wǎng)側(cè)能量轉(zhuǎn)換單元中各個設(shè)備模塊中全控開關(guān)器件的工作狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)控制電網(wǎng)側(cè)DC-AC變換器的有功/無功輸出，在電網(wǎng)正常運行時，能夠平滑風(fēng)電的有功功率波動；當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時，能夠為電網(wǎng)提供一定的無功功率以幫助電網(wǎng)恢復(fù)正常運行。
[0011]4、本實用新型通過控制電機(jī)側(cè)能量轉(zhuǎn)換單元、電網(wǎng)側(cè)能量轉(zhuǎn)換單元中各個設(shè)備模塊中全控開關(guān)器件的工作狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)在電網(wǎng)發(fā)生電壓跌落時，儲能裝置可通過控制直流母線電壓穩(wěn)定的方式，吸收雙饋風(fēng)電系統(tǒng)中產(chǎn)生的冗余電能，從而提高雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的低電壓穿越能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為應(yīng)用本實用新型實施例的變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本實用新型實施例的電路原理示意圖。
[0014]圖例說明:1、風(fēng)輪機(jī)；2、齒輪箱；3、雙饋異步發(fā)電機(jī)；4、電機(jī)側(cè)DC-AC變換器；5、電機(jī)側(cè)雙向DC-DC變換器；6、儲能裝置；7、電網(wǎng)側(cè)雙向DC-DC變換器；8、電網(wǎng)側(cè)DC-AC變換器；9、三相濾波電感；10、升壓變壓器；11、電網(wǎng)。

【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，應(yīng)用本實施例的變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)輪機(jī)1、齒輪箱2、雙饋異步發(fā)電機(jī)3和升壓變壓器10，風(fēng)輪機(jī)I將空氣動力能轉(zhuǎn)變成風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，再通過齒輪箱2等傳動系統(tǒng)驅(qū)動雙饋異步發(fā)電機(jī)3的軸和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，并結(jié)合本實施例的儲能式勵磁變頻器，雙饋異步發(fā)電機(jī)3將機(jī)械能變?yōu)殡娔埽?jīng)過升壓變壓器10升壓后饋入到電網(wǎng)11，其中升壓變壓器10具體采用雙繞組升壓變壓器。
[0016]如圖1和圖2所示，本實施例用于變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的儲能式勵磁變頻器包括電機(jī)側(cè)DC-AC變換器4、電機(jī)側(cè)雙向DC-DC變換器5、儲能裝置6、電網(wǎng)側(cè)雙向DC-DC變換器7、電網(wǎng)側(cè)DC-AC變換器8和三相濾波電感9，電機(jī)側(cè)DC-AC變換器4的交流端口 b與變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的雙饋異步發(fā)電機(jī)3的轉(zhuǎn)子側(cè)出線端口 a相連，電機(jī)側(cè)DC-AC變換器4的直流端口 c與電機(jī)側(cè)雙向DC-DC變換器5的高壓端口 d相連，電機(jī)側(cè)雙向DC-DC變換器5的低壓端口 e與儲能裝置6的一路端口 f相連；儲能裝置6的另一路端口 g與電網(wǎng)側(cè)雙向DC-DC變換器7的低壓端口 h相連，電網(wǎng)側(cè)雙向DC-DC變換器7的高壓端口 i與電網(wǎng)側(cè)DC-AC變換器8的直流端口 j相連，電網(wǎng)側(cè)DC-AC變換器8的交流端口 k與三相濾波電感9的一端I相連；三相濾波電感9的另一端m與變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的雙饋異步發(fā)電機(jī)3的定子側(cè)出線端口 η并接。
[0017]本實施例中，儲能裝置6為超級電容器或者蓄電池。
[0018]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，本實用新型的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本實用新型思路下的技術(shù)方案均屬于本實用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的儲能式勵磁變頻器，其特征在于:包括電機(jī)側(cè)DC-AC變換器(4)、電機(jī)側(cè)雙向DC-DC變換器(5)、儲能裝置(6)、電網(wǎng)側(cè)雙向DC-DC變換器(7)、電網(wǎng)側(cè)DC-AC變換器(8)和三相濾波電感(9)，所述電機(jī)側(cè)DC-AC變換器(4)的交流端口與變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的雙饋異步發(fā)電機(jī)(3)的轉(zhuǎn)子側(cè)出線端口 a相連，所述電機(jī)側(cè)DC-AC變換器(4)的直流端口與電機(jī)側(cè)雙向DC-DC變換器(5)的高壓端口相連，所述電機(jī)側(cè)雙向DC-DC變換器(5)的低壓端口與儲能裝置(6)的一路端口相連；所述儲能裝置(6)的另一路端口與電網(wǎng)側(cè)雙向DC-DC變換器(7)的低壓端口相連，所述電網(wǎng)側(cè)雙向DC-DC變換器(7)的高壓端口與電網(wǎng)側(cè)DC-AC變換器(8)的直流端口相連，所述電網(wǎng)側(cè)DC-AC變換器(8)的交流端口與三相濾波電感(9)的一端相連；所述三相濾波電感(9)的另一端與變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的雙饋異步發(fā)電機(jī)(3)的定子側(cè)出線端口 η并接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的儲能式勵磁變頻器，其特征在于:所述儲能裝置(6)為超級電容器或者蓄電池。
【文檔編號】H02J3/38GK204179682SQ201420704143
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】張坤, 劉鑫, 李光星, 劉楨, 周濱 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院