O組成，其中，逆變電橋14與第一電流檢測裝置15以及第一電壓檢測裝置16三者之間構(gòu)成串聯(lián)關(guān)系，并通過控制線路與通訊及控制模塊17進(jìn)行連接。
[0033]本發(fā)明提供風(fēng)電場多臺發(fā)電機(jī)組合并網(wǎng)發(fā)電設(shè)備一優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖3所示，為了檢測整個(gè)風(fēng)力發(fā)電單元組的電流和電壓，第一個(gè)風(fēng)力發(fā)電單元的U端子402和最后一個(gè)風(fēng)力發(fā)電單元的V端子403上分別安裝有與計(jì)算機(jī)主控制系統(tǒng)401相連的第二電流檢測裝置405和第二電壓檢測裝置406。
[0034]詳細(xì)的，本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電單元基本結(jié)構(gòu)如圖1和2所示。包括:風(fēng)力發(fā)電機(jī)11 ；由三相電抗器19，帶續(xù)流二極管的第一至第六大功率開關(guān)器件V1、V2、V3、V4、V5、V6及濾波電容13組成的三相有源整流電路12 ;由帶續(xù)流二極管的第七至第十大功率開關(guān)器件V7、V8.V9.V10組成的單相逆變電橋14 ;通訊及控制模塊17。其中的所述第一至第十大功率開關(guān)器件Vl?VlO可以由GTO、或者IGBT等構(gòu)成。三相有源整流電路12不但具有通常的整流濾波功能，而且可以通過第一至第六大功率開關(guān)器件￥1、￥2、￥3、￥4、￥5、￥6控制其輸出的直流電壓。風(fēng)力發(fā)電機(jī)11輸出的三相交流經(jīng)過整流電路12整流濾波，形成穩(wěn)定的直流提供給單相逆變電橋14。逆變電橋14的兩個(gè)功率輸出端U和V端子，也是風(fēng)力發(fā)電單元的輸出端，一個(gè)命名為U端子102、另一個(gè)命名為V端子103，從該輸出端可以輸出頻率穩(wěn)定、相位及電壓可調(diào)的三電平逆變(SPWM)波形。第一至第十大功率開關(guān)器件Vl?VlO的開關(guān)控制信號，通過通訊及控制模塊17取自計(jì)算機(jī)主控制系統(tǒng)401。通訊及控制模塊17的雙向通訊接口 104和105與計(jì)算機(jī)主控制系統(tǒng)401連接，配合完成對風(fēng)力發(fā)電機(jī)11的各項(xiàng)控制。圖1中的風(fēng)力發(fā)電單元還包塊電流檢測裝置15和電壓檢測裝置16，可以對逆變電橋14的直流輸入電流和電壓進(jìn)行檢測，并將檢測信號通過通訊及控制模塊17輸入計(jì)算機(jī)主控制系統(tǒng)，以便對風(fēng)力發(fā)電單元進(jìn)行更加完善的控制。
[0035]如圖3所示，采用N(N彡2)個(gè)結(jié)構(gòu)相同的風(fēng)力發(fā)電單元101，使用柔性電纜404進(jìn)行連接，第一個(gè)風(fēng)力發(fā)電單元101的V端子103與第二個(gè)風(fēng)力發(fā)電單元101的U端子102連接，其余風(fēng)力發(fā)電單元101依次串聯(lián)，構(gòu)成一個(gè)風(fēng)力發(fā)電單元組。第一個(gè)風(fēng)力發(fā)電單元的U端子102和最后一個(gè)風(fēng)力發(fā)電單元的V端子103連接構(gòu)成回路，每個(gè)通訊及控制模塊17的雙向通訊接口 104、105與計(jì)算機(jī)主控制系統(tǒng)401連接。為了檢測整個(gè)風(fēng)力發(fā)電單元組的電流和電壓，第一個(gè)風(fēng)力發(fā)電單元的U端子402和最后一個(gè)風(fēng)力發(fā)電單元的V端子403上分別安裝了與計(jì)算機(jī)主控制系統(tǒng)401相連的第二電流檢測裝置405和第二電壓檢測裝置406。
[0036]風(fēng)力發(fā)電設(shè)備進(jìn)入工作狀態(tài)后，計(jì)算機(jī)主控制系統(tǒng)401進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電單元波形計(jì)算、整流電路控制、逆變電橋控制、風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制、并網(wǎng)控制、功率因數(shù)控制以及各類保護(hù)控制等，在風(fēng)力發(fā)電單元組的輸出端可以得到穩(wěn)定的高質(zhì)量的正弦波電壓。如果某一個(gè)風(fēng)力發(fā)電單元出現(xiàn)故障，計(jì)算機(jī)主控制系統(tǒng)402會使該風(fēng)力發(fā)電單元的旁路裝置進(jìn)行旁通狀態(tài)，該風(fēng)力發(fā)電單元被旁路，然后調(diào)整重組算法，改變每個(gè)風(fēng)力發(fā)電單元內(nèi)部逆變電橋控制端的PWM信號波形，保持風(fēng)力發(fā)電單元組輸出高質(zhì)量的連續(xù)正弦波。上述旁路裝置可以通過軟件來實(shí)現(xiàn)，亦可以受計(jì)算機(jī)主控制系統(tǒng)的硬件電路實(shí)現(xiàn)。
[0037]綜上所述，本發(fā)明采用多電平逆變(SPWM)技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)主控制系統(tǒng)進(jìn)行逆變電橋級聯(lián)控制，將多個(gè)風(fēng)力發(fā)電單元串聯(lián)起來，構(gòu)成風(fēng)力發(fā)電單元組，依靠整流電路，在不使用變壓器的情況下，可以輸出上萬伏的正弦波交流電壓，可以大大減少變壓器使用數(shù)量，同時(shí)也相應(yīng)減少了連接的電纜數(shù)量，這樣一來就降低了發(fā)電成本，達(dá)到升壓目的，并且具有輸出電壓諧波失真低，設(shè)備可靠性高的特點(diǎn)。
[0038]本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0039]專業(yè)人員還可以進(jìn)一步意識到，結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能宄竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對每個(gè)特定的應(yīng)用來使用不同方法來實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。
[0040]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種風(fēng)電場多臺發(fā)電機(jī)組合并網(wǎng)發(fā)電設(shè)備，其特征在于，包括: 計(jì)算機(jī)主控制系統(tǒng)和分別與所述計(jì)算機(jī)主控制系統(tǒng)連接的多個(gè)風(fēng)力發(fā)電單元，所述多個(gè)風(fēng)力發(fā)電單元的輸出端U和V端子依次串聯(lián)構(gòu)成風(fēng)力發(fā)電單元組，第一個(gè)風(fēng)力發(fā)電單元的U端子和最后一個(gè)風(fēng)力發(fā)電單元的V端子構(gòu)成該風(fēng)力發(fā)電單元組的輸出端，風(fēng)力發(fā)電單元組的輸出端輸出波形為預(yù)設(shè)頻率的正弦波，計(jì)算機(jī)主控制系統(tǒng)用于向每個(gè)風(fēng)力發(fā)電單元輸出的脈沖寬度調(diào)制信號； 其中，每個(gè)風(fēng)力發(fā)電單元包括: 風(fēng)力發(fā)電機(jī)，用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能； 整流電路，與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)相連，用于將風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能轉(zhuǎn)換為直流電； 逆變電橋，逆變電橋的輸入端與整流電路相連，逆變電橋的控制端通過通訊以及控制模塊與所述計(jì)算機(jī)主控制系統(tǒng)連接，用于向計(jì)算機(jī)主控制系統(tǒng)發(fā)送狀態(tài)信號，并接收計(jì)算機(jī)主控制系統(tǒng)輸出的脈沖寬度調(diào)制信號，并根據(jù)接收到的脈沖寬度調(diào)制信號將整流電路輸出的直流電轉(zhuǎn)換成脈沖電流，通過逆變電橋的輸出端U和V端子輸出； 通訊及控制模塊，用于將連接所述計(jì)算機(jī)主控制系統(tǒng)，對所述逆變電橋進(jìn)行控制。2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場多臺發(fā)電機(jī)組合并網(wǎng)發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述整流電路由三相電抗器，帶續(xù)流二極管的第一至第六大功率開關(guān)器件及濾波電容組成，其中，所述三相電抗器的輸入端與風(fēng)力發(fā)電機(jī)連接，所述三相電抗器其輸出端與第一至第六大功率開關(guān)器件構(gòu)成的電路進(jìn)行串聯(lián)，第一至第六大功率開關(guān)器件組成的電路與濾波電容之間構(gòu)成并聯(lián)關(guān)系，同時(shí)，整流電路輸出端與逆變電橋輸入端之間形成串聯(lián)關(guān)系。3.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)電場多臺發(fā)電機(jī)組合并網(wǎng)發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述第一至第十大功率開關(guān)器件由GTO或者IGBT構(gòu)成。4.如權(quán)利要求3所述的風(fēng)電場多臺發(fā)電機(jī)組合并網(wǎng)發(fā)電設(shè)備，其特征在于，每個(gè)風(fēng)力發(fā)電單元還包括第一電流檢測裝置和第二電壓檢測裝置，用于分別對逆變電橋的直流輸入電流和電壓進(jìn)行檢測，并將檢測信號通過通訊及控制模塊輸入計(jì)算機(jī)主控制系統(tǒng)，其中，第一電流檢測裝置、第二電壓檢測裝置與逆變電橋三者之間構(gòu)成串聯(lián)關(guān)系。5.如權(quán)利要求4所述的風(fēng)電場多臺發(fā)電機(jī)組合并網(wǎng)發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述逆變電橋由帶續(xù)流二極管的第七至第十大功率開關(guān)器件組成，其中，逆變電橋與第一電流檢測裝置以及第二電壓檢測裝置三者之間構(gòu)成串聯(lián)關(guān)系，并通過控制線路與通訊及控制模塊進(jìn)行連接。6.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場多臺發(fā)電機(jī)組合并網(wǎng)發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述第一個(gè)風(fēng)力發(fā)電單元的U端子和最后一個(gè)風(fēng)力發(fā)電單元的V端子上分別安裝有與計(jì)算機(jī)主控制系統(tǒng)相連的第二電流檢測裝置和第二電壓檢測裝置。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種風(fēng)電場多臺發(fā)電機(jī)組合并網(wǎng)發(fā)電設(shè)備，本發(fā)明采用多電平逆變技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)主控制系統(tǒng)進(jìn)行逆變電橋級聯(lián)控制，將多個(gè)風(fēng)力發(fā)電單元串聯(lián)起來，構(gòu)成風(fēng)力發(fā)電單元組，依靠整流電路，在不使用變壓器的情況下，可以輸出上萬伏的正弦波交流電壓，大大減少變壓器使用數(shù)量，同時(shí)也相應(yīng)減少了連接的電纜數(shù)量，這樣一來就降低了發(fā)電成本，達(dá)到升壓目的，并且具有輸出電壓諧波失真低，設(shè)備可靠性高的特點(diǎn)。
【IPC分類】H02J3/38, H02M5/44
【公開號】CN104993515
【申請?zhí)枴緾N201510415696
【發(fā)明人】丁士高, 高桂革, 曾憲文
【申請人】上海電機(jī)學(xué)院
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月15日