一種具有無功自補償風光互補發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于發(fā)電及光伏發(fā)電中的無功補償領(lǐng)域，特別設(shè)及一種具有無功自補 償風光互補發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 風能、太陽能都是無污染、取之不盡用之不竭的可再生能源。目前，我國已有的和 正在建設(shè)的風電場、光伏電站已經(jīng)有不少。運兩種發(fā)電方式各有優(yōu)點，但風能和太陽能都是 不穩(wěn)定的、不連續(xù)的能源。我國屬季風氣候區(qū)，一般冬季風大，太陽福射強度??；夏季風小， 太陽福射強度大，兩種能源正好可W相互補充利用。風光互補發(fā)電系統(tǒng)有很多優(yōu)點：利用太 陽能、風能的互補特性，可W獲得比較穩(wěn)定的總輸出，提高系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性和可靠性；在 保證同樣供電的情況下，可提高±地利用率，達到較好的經(jīng)濟效益，運使得風光互補發(fā)電有 著廣闊的應用前景。
[0003] 由于風電場及光伏電站一般都處于電網(wǎng)末端，電網(wǎng)電壓、頻率不夠穩(wěn)定，在設(shè)計風 電場、光伏電站時，在升壓站部分都裝設(shè)有無功補償裝置，用來改善電能質(zhì)量。同時，由于變 壓器等電能變換設(shè)備的存在，會在整個風電場、光伏電站內(nèi)會產(chǎn)生感性無功功率，運樣需要 由無功補償裝置提供容性無功功率來抵消運部分感性無功功率，減少送出線路中無功功率 所占比例，提高整個電站的電能送出能力。目前，風光互補發(fā)電系統(tǒng)主要有W下不足：1.簡 單的將兩種資源連接在一起，沒有充分利用兩種能源各自的特點，實現(xiàn)兩種發(fā)電設(shè)備的發(fā) 電效率同時最大化；2.風機制造廠及光伏逆變器制造廠僅考慮其本身的輸出功率問題，未 從整個系統(tǒng)角度出發(fā)，綜合考慮輸出功率最大化；3.由于實際情況中，大多工況下風機及 光伏逆變器未達到滿載運行，其電力轉(zhuǎn)換裝置存在一定的功率閑置，未充分利用資源。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 針對W上風光互補發(fā)電系統(tǒng)的不足，本實用新型提供一種具有無功自補償風光互 補發(fā)電系統(tǒng)，充分利用兩種能源各自的特點，從整個發(fā)電系統(tǒng)的角度來合理利用系統(tǒng)中每 個設(shè)備，達到設(shè)備壽命周期內(nèi)效益最大化；結(jié)合高性能的DSP忍片，通過驅(qū)動電路和保護電 路來實現(xiàn)控制，提高變換器的控制精度，降低故障率，使用單片機P89V51RD2FA來處理顯示 和與外部通訊等W減輕DSP的負擔；使用可插拔無線通訊電路靈活的實現(xiàn)系統(tǒng)遠程監(jiān)控。
[0005] 一種具有無功自補償風光互補發(fā)電系統(tǒng)，包括風力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)；
[0006] 風力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)分別通過第二斷路器QF2和第四斷路器QF4連接在 35kV配電裝置上，35kV配電裝置與所升壓站之間設(shè)置有第五斷路器QF5,所述35kV配電裝 置通過升壓站連接到電網(wǎng)上。
[0007] 所述風力發(fā)電系統(tǒng)包括：風機、永磁同步發(fā)電機、不可控整流電路、第一穩(wěn)壓電路、 第一可控逆變電路、第一濾波電路、第一斷路器QF1、風力箱式變壓器及風力變換器控制單 元；
[0008] 所述風機通過機械裝置連接永磁同步發(fā)電機，永磁同步發(fā)電機與不可控整流電路 相連，不可控整流電路輸出電能經(jīng)過第一穩(wěn)壓電路連接可控逆變電路，第一可控逆變電路 輸出電能經(jīng)過第一濾波電路后與第一斷路器QFl-側(cè)連接，第一斷路器QFl另一側(cè)與風力 箱式變壓器低壓側(cè)相連，風力箱式變壓器高壓側(cè)將電能送至整個發(fā)電系統(tǒng)35kV配電裝置 交流母線；
[0009] 所述風力變換器控制單元的輸出端與第一可控逆變電路相連，輸入端與風力箱式 變壓器輸入側(cè)與輸出側(cè)的電壓與電流采集端相連；
[0010] 其中，所述不可控整流電路由二極管組成；第一穩(wěn)壓電路為電容；第一可控逆變 電路由功率開關(guān)器件IGBT組成。
[0011] 所述光伏發(fā)電系統(tǒng)包括第二穩(wěn)壓電路、第二可控逆變電路、第二濾波電路、第=斷 路器QF3、光伏箱式變壓器及光伏發(fā)電控制單元，W及至少包括一個單元光伏陣列；
[0012] 所述光伏發(fā)電控制單元的輸出端與第二可控逆變電路相連，輸入端與光伏陣列單 元和主變壓器的電壓與電流采集端相連；
[0013] 光伏陣列輸出與第一穩(wěn)壓電路連接，電能穩(wěn)壓后連接第二可控逆變電路直流側(cè)， 第二可控逆變電路輸出交流電能經(jīng)第二濾波電路后與斷路器一側(cè)連接，斷路器另一側(cè)與光 伏箱式變壓器低壓側(cè)相連，光伏箱式變壓器高壓側(cè)將電能送至整個發(fā)電系統(tǒng)35kV配電裝 置交流母線；
[0014] 其中，所述第二穩(wěn)壓電路由二極管及電容組成；可控逆變電路由功率開關(guān)器件 IGBT組成。
[0015] 所述光伏發(fā)電系統(tǒng)控制單元中設(shè)有無線通信電路；
[0016] 所述無線通信電路通過串口通訊驅(qū)動電路與單片機相連。
[0017] 通過單片機P89V51畑2FA來處理顯示和與外部通訊等W減輕DSP的負擔；使用可 插拔無線通訊電路靈活的實現(xiàn)系統(tǒng)遠程監(jiān)控。
[0018] 有益效果
[0019] 本實用新型提供一種具有無功自補償風光互補發(fā)電系統(tǒng)，該方法提出采取無功信 號平均的方法，利用大型風光互補電站中多個光伏發(fā)電單元的協(xié)調(diào)進行有功無功控制，風 力發(fā)電單元輸出電能質(zhì)量在風機箱式變壓器高壓側(cè)得到解決，光伏發(fā)電單元對整個電站的 有功無功進行調(diào)節(jié)，由光伏陣列所補無功均勻分配到每一個單元光伏發(fā)電系統(tǒng)，將整個發(fā) 電系統(tǒng)中每個設(shè)備合理利用，實現(xiàn)風光互補系統(tǒng)無功自補償，達到設(shè)備壽命周期內(nèi)效益最 大化；風力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率控制均采取比較控制法，可在實施過程中減 少控制算法工作量，便于實現(xiàn)，同時，由于采取雙比較，可有效避免最大功率跟蹤失敗，避免 系統(tǒng)電能損失；
[0020] 該系統(tǒng)充分利用兩種能源各自的特點，從整個發(fā)電系統(tǒng)的角度來合理利用系統(tǒng)中 每個設(shè)備，達到設(shè)備壽命周期內(nèi)效益最大化，同時，可省去裝設(shè)專有無功補償裝置，減少初 期投資；結(jié)合高性能的DSP忍片，通過驅(qū)動電路和保護電路來實現(xiàn)控制，提高變換器的控制 精度，降低故障率，使用單片機P89V51畑2FA來處理顯示和與外部通訊等W減輕DSP的負 擔；使用可插拔無線通訊電路靈活的實現(xiàn)系統(tǒng)遠程監(jiān)控；為需要對多個單元發(fā)電系統(tǒng)進行 遠程監(jiān)控和監(jiān)測設(shè)備運行狀態(tài)的發(fā)電站提供便利，同時為不需要遠程監(jiān)控和監(jiān)測設(shè)備運行 狀態(tài)的普通用戶減少初期投資。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本實用新型所述系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2為單元風力發(fā)電系統(tǒng)與單元光伏發(fā)電系統(tǒng)互補發(fā)電結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖3風力機輸出功率特性圖；
[0024] 圖4光伏陣列輸出功率特性圖；
[0025] 圖5為電壓電流雙閉環(huán)控制策略結(jié)構(gòu)圖； 陽0%] 圖6基于瞬時無功法無功電流檢測控制策略結(jié)構(gòu)圖；
[0027] 圖7為單片機與DSP連接示意圖；
[0028] 圖8為無線通訊模塊通訊示意圖。
【具體實施方式】
[0029] 下面將結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步的說明。
[0030] 如圖1和圖2所示，一種具有無功自補償風光互補發(fā)電系統(tǒng)，基于所述的一種具有 無功自補償風光互補發(fā)電控制方法，包括風力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)；
[0031] 風力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)分別通過第二斷路器QF2和第四斷路器QF4連接在 35kV配電裝置上，35kV配電裝置與所升壓站之間設(shè)置有第五斷路器QF5,所述35kV配電裝 置通過升壓站連接到電網(wǎng)上。
[0032] 所述風力發(fā)電系統(tǒng)包括：風機、永磁同步發(fā)電機、不可控整流電路、第一穩(wěn)壓電路、 第一可控逆變電路、第一濾波電路、第一斷路器QF1、風力箱式變壓器及風力變換器控制單 元；
[0033] 所述風機1通過機械裝置連接永磁同步發(fā)電機2,永磁同步發(fā)電機與不可控整流 電路3相連，不可控整流電路輸出電能經(jīng)過第一穩(wěn)壓電路4連接可控逆變電路，第一可控逆 變電路5輸出電能經(jīng)過第一濾波電路后與第一斷路器QF16 -側(cè)連接，第一斷路器QFl另一 側(cè)與風力箱式變壓器7低壓側(cè)相連，風力箱式變壓器高壓側(cè)將電能送至整個發(fā)電系統(tǒng)35kV 配電裝置交流母線；
[0034] 所述風力變換器控制單元的輸出端與第一可控逆變電路相連，輸入端與風力箱式 變壓器輸入側(cè)與輸出側(cè)的電壓與電流采集端相連；
[0035] 其中，所述不可控整流電路由二極管組成；第一穩(wěn)壓電路為電容；第一可控逆變 電路由功率開關(guān)器件IGBT組成。
[0036] 所述光伏發(fā)電系統(tǒng)包括第二穩(wěn)壓電路、第二可控逆變電路、第二濾波電路、第=斷 路器QF3、光伏箱式變壓器及光伏發(fā)電控制單元，W及至少包括一個單元光伏陣列；
[0037] 所述光伏發(fā)電控制單元的輸出端與第二可控逆變電路相連，輸入端與光伏陣列單 元和主變壓器的電壓與電流采集端相連；
[0038] 光伏陣列輸出與第一穩(wěn)壓電路連接，電能穩(wěn)壓后連接第二可控逆變電路直流側(cè)， 第二可控逆變電路輸出交流電能經(jīng)第二濾波電路后與斷路器一側(cè)連接，斷路器另一側(cè)與光 伏箱式變壓器低壓側(cè)相連，光伏箱式變壓器高壓側(cè)將電能送至整個發(fā)電系統(tǒng)35kV配電裝 置交流母線；
[0039] 其中，所述第二穩(wěn)壓電路由