專利名稱：級聯(lián)型風力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及風力發(fā)電機組的并網(wǎng)技術，尤其涉及高壓大容量全功 率并網(wǎng)風力發(fā)電機組。技術背景風力發(fā)電技術近年來取得了長足的發(fā)展，現(xiàn)有的風力發(fā)電并網(wǎng)方式主 要分為直接功率并網(wǎng)、部分功率變換并網(wǎng)、全功率變換并網(wǎng)三種。直接功率并網(wǎng)技術和部分功率變換并網(wǎng)技術相對簡單，較為成熟，但 發(fā)電范圍窄，無法對電能質量進行控制。隨著風電裝機容量在整個電力系 統(tǒng)中所占比例逐年增加，電力系統(tǒng)對風電機組的并網(wǎng)要求越來越嚴格，直 接功率并網(wǎng)和部分功率變換并網(wǎng)系統(tǒng)的這些缺點限制了他們進一步發(fā)展。對于采用全功率變換并網(wǎng)技術的風力發(fā)電機組，隨著單機發(fā)電容量向5MW以上發(fā)展，原來的690V電壓等級顯然不能適應如此之高的功率等級， 風力發(fā)電機的輸出電壓有不斷提高的趨勢。近年來，高壓電力電子器件的 發(fā)展帶動了高壓全功率變流器的發(fā)展，高壓并網(wǎng)可以減少損耗和有色金屬 的使用，但是大容量高壓并網(wǎng)變流器技術更復雜，而且高壓電力電子器件 和高壓變流器的可靠性也有待進一步的驗證。同時，傳統(tǒng)的低壓風力發(fā)電機的每相繞組經(jīng)常由多個繞組并聯(lián)構成， 以提高容量；而高壓風力發(fā)電機的每相繞組經(jīng)常由多個繞組串聯(lián)構成，以 提高電壓，不能同時滿足高容量及高電壓的需求。實用新型內容鑒于目前現(xiàn)有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種級聯(lián)型風 力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，是基于低壓小容量變流器級聯(lián)的高壓并網(wǎng)技術，達到并 網(wǎng)的電壓等級和容量，本技術簡單，可靠性高，能克服現(xiàn)有技術的不足。為達到上述目的，本實用新型所述的一種級聯(lián)型風力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)， 其技術方案是這樣實現(xiàn)的級聯(lián)型風力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng),包含以下部分風力發(fā)電機、變流器組、變 壓器，其中變流器組包括通過直流母線連接的發(fā)電機側變流器和電網(wǎng)側變 流器，電網(wǎng)側變流器的輸出通過級聯(lián)并入電網(wǎng)。首先對所述的風力發(fā)電機每相的輸出單獨進行處理，并且發(fā)電機的每 相輸出的處理基本相同。風力發(fā)電機的每相采用多繞組結構，多組繞組可 以并聯(lián)或串聯(lián)，然后將這些繞組分別輸出，各接到一個發(fā)電機側變流器上， 將交流轉換為直流，該直流再通過電網(wǎng)側變流器變?yōu)榻涣?，此并網(wǎng)變流器 無論電壓等級還是容量都可以比較小，電網(wǎng)側變流器輸出的正弦交流電通 過變壓器級聯(lián)并入電網(wǎng)，經(jīng)變壓器級聯(lián)后輸出的仍為正弦交流電，變壓器 級聯(lián)可以通過變壓器移相技術來實現(xiàn)，且變壓器有升壓功能。本實用新型所述的一種級聯(lián)型風力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)可以提高并網(wǎng)的電壓 等級和容量，并且所使用的低壓小容量的并網(wǎng)變流器較傳統(tǒng)的高壓并網(wǎng)變 流器技術成熟，可靠性高，控制靈活。


圖1 級聯(lián)風力發(fā)電并網(wǎng)技術的系統(tǒng)圖(多相并網(wǎng))圖中1、風力發(fā)電機，2、發(fā)電機一相繞組，3、發(fā)電機二相繞組,4、發(fā)電機三相繞組，5、變流器組，6、變壓器、7、電網(wǎng)，8—19、繞組，20一31、發(fā)電機側變流器，32—43、電網(wǎng)側變流器。
具體實施方式
如附圖1所示，整個系統(tǒng)主要包括如下部分風力發(fā)電機l、變流器組 5，變壓器6、其中變流器組5包括通過直流母線連接的發(fā)電機側變流器 20—31和電網(wǎng)側變流器32—43。本方案的具體實施方式
如下步驟一風力發(fā)電機l的發(fā)電機一相繞組2、發(fā)電機二相繞組3、發(fā)電 機三相繞組4釆用多組繞組8_19結構，并且采用并聯(lián)或串聯(lián)的方式連接 各個繞組。步驟二將這些多組繞組8—19分別輸出，各接到發(fā)電機側變流器20 _31上，將交流轉換為直流，該直流在通過電網(wǎng)側變流器32—43變?yōu)榻?流；發(fā)電機側變流器20—31與電網(wǎng)側變流器32—43分別通過直流母線連 接；發(fā)電機側變流器20—31主要對風力發(fā)電機進行控制，實現(xiàn)發(fā)電最優(yōu) 化，電網(wǎng)側變流器32—43主要控制并網(wǎng)電能質量。步驟三發(fā)電機一相繞組2中的繞組8對應的電網(wǎng)側變流器32與發(fā)電 機二相繞組3中繞組12對應的電網(wǎng)側變流器36及發(fā)電機三相繞組4中繞 組16對應的電網(wǎng)側變流器40相連接，形成一組電能輸出，其它變流器分 別以此對應相連接。步驟四通過步驟三連接的每組交流電通過變壓器6級聯(lián)后輸出，變 壓器6級聯(lián)可以通過變壓器移相技術來實現(xiàn)。步驟五將變壓器6的輸出電能接入到電網(wǎng)中。
權利要求1.級聯(lián)型風力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，包括以下組成部分風力發(fā)電機(1)、變流器組(5)、變壓器(6)，其中變流器組包括通過直流母線連接的發(fā)電機側變流器和電網(wǎng)側變流器，電網(wǎng)側變流器的輸出通過變壓器(6)級聯(lián)并入電網(wǎng)。
2. 如權利要求書1中所述的級聯(lián)型風力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于將 風力發(fā)電機(1)的一相繞組(2)、 二相繞組(3)、三相繞組(4)中的繞 組各自并聯(lián)或串聯(lián)，然后分別輸出。
3. 如權利要求書2中所述的級聯(lián)型風力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于風 力發(fā)電機輸出的電流先接到發(fā)電機側測變流器上，將交流轉換為直流，然 后通過直流母線輸入到電網(wǎng)側變流器中，將直流再轉換為交流。
4. 如權利要求書2中所述的級聯(lián)型風力發(fā)電并網(wǎng)技術，其特征在于， 對所述的風力發(fā)電機每相的輸出單獨進行處理，并且發(fā)電機的每相輸出的 處理基本相同。
5. 如權利要求書1中所述的級聯(lián)型風力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于所 述的變壓器(6)有升壓功能。
6. 如權利要求2中所述的級聯(lián)型風力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，分 別將一相繞組(2)、 二相繞組(3)及三相繞組(4)相應位置的繞組所對 應的電網(wǎng)側變流器相連。
7. 如權利要求書1中所述的級聯(lián)型風力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于所 述的變壓器級聯(lián)是采用變壓器移相技術來實現(xiàn)的。
8. 如權利要求書1中所述的級聯(lián)型風力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于電 網(wǎng)側變流器輸出的正弦交流電經(jīng)變壓器級聯(lián)后輸出的仍為正弦交流電。
專利摘要本實用新型涉及一種級聯(lián)型風力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，本系統(tǒng)的特征在于將風力發(fā)電機每相的并聯(lián)或串聯(lián)繞組分別輸出，各接一臺并網(wǎng)變流器，眾多并網(wǎng)變流器輸出通過變壓器級聯(lián)，達到提高并網(wǎng)的容量和電壓等級的目的，尤其適用于兆瓦級風力發(fā)電系統(tǒng)。
文檔編號H02P9/00GK201167295SQ20082007894
公開日2008年12月17日 申請日期2008年2月4日 優(yōu)先權日2008年2月4日
發(fā)明者飛 周, 姜久春, 濤 雷 申請人:北京能高自動化技術有限公司