專利名稱：風力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及風力發(fā)電與電力電子技術領域，特別涉及一種風力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)及方法。
背景技術：
風能作為一種清潔的可再生能源，從70年代中期開始受到世界各國的重視，其中，直驅式永磁風力發(fā)電機組是風力發(fā)電發(fā)展的趨勢。目前，大型機組并網(wǎng)發(fā)電，已成為世界風能利用的主要形式?，F(xiàn)有技術中，直驅式風力發(fā)電機組的并網(wǎng)變流器功率等級與發(fā)電機相當，發(fā)電機發(fā)出的電能全部通過變流器變換為頻率、電壓恒定的交流電饋入電網(wǎng)，并通過對電機側變流器電流的控制而控制電磁轉矩，使之實現(xiàn)最大功率輸出。如果外界沒有風，風很小或風很大，風力發(fā)電機將停止運行，不能發(fā)電。在并網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)中，風力發(fā)電突然停止，將對電網(wǎng)造成很大沖擊，嚴重威脅電網(wǎng)的運行安全。 當風機停止輸出時，目前有采用并網(wǎng)發(fā)電和電網(wǎng)無功功率補償一體化的方法，使逆變器單獨對電網(wǎng)進行無功補償，改善電能質量。當風機出力很小時，通過設置壓縮空氣儲能系統(tǒng)的方法，為風能轉換機構提供穩(wěn)定的風力，保證風機的連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電，或者通過在發(fā)電機定子繞組分段抽頭形成能夠進行多級調整功率的發(fā)變電系統(tǒng)，穩(wěn)定風機的輸出。但是在現(xiàn)有技術中，沒有提出一種當風機出力很大時風能的更大利用辦法。風機輸入功率為
權利要求
1.一種風力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)，包括風電機組，所述風電機組包括順序連接的風機、 發(fā)電機和變流器，所述變流器的輸出接外部的電網(wǎng)，其特征在于，所述風力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)還包括與所述變流器并聯(lián)的漸變電子開關和斷路器；與所述漸變電子開關、斷路器連接的切換裝置，用于測量所述風機的輸出功率并與所述變流器的額定功率相比較在所述風機的輸出功率大于所述變流器的額定功率時，控制所述漸變電子開關漸變閉合；以及，在所述漸變電子開關完全閉合后，閉合所述斷路器并旁路所述漸變電子開關。
2.根據(jù)權利要求1所述的風力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)，其特征在于，所述漸變電子開關為可控硅開關。
3.根據(jù)權利要求1所述的風力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)，其特征在于，所述切換裝置包括監(jiān)測模塊，用于測量所述風機的輸出功率；比較模塊，用于比較所述風機的輸出功率與所述變流器的額定功率；處理模塊，用于當所述風機的輸出功率不大于所述變流器的額定功率時，使所述漸變電子開關和所述斷路器處于斷開狀態(tài)，以使所述發(fā)電機發(fā)出的電能通過所述變流器并入電網(wǎng)中；當所述風機的輸出功率大于所述變流器的額定功率時，閉合所述漸變電子開關，在所述漸變電子開關完全閉合后，閉合所述斷路器，以使所述發(fā)電機發(fā)出的電能通過所述斷路器并入電網(wǎng)中。
4.根據(jù)權利要求3所述的風力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)，其特征在于，所述處理模塊還用于在所述斷路器閉合且所述風機的輸出功率小于所述變流器的第二功率時，斷開所述斷路器，以使所述發(fā)電機發(fā)出的電能通過所述變流器并入電網(wǎng)中，所述變流器的第二功率小于所述變流器的額定功率。
5.根據(jù)權利要求1所述的風力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)，其特征在于，所述風力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)還包括變槳控制器，用于在所述斷路器閉合后，調節(jié)所述風機的葉尖速比，使所述發(fā)電機的轉速保持不變。
6.根據(jù)權利要求1、2、3或4所述的風力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)，其特征在于，所述風機與所述發(fā)電機、所述斷路器的額定功率相同，所述變流器的額定功率小于所述風機的額定功率。
7.根據(jù)權利要求6所述的風力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)，其特征在于，所述風機的額定功率為3兆瓦，所述發(fā)電機的額定功率為3兆瓦，所述斷路器的額定功率為3兆瓦，所述變流器的額定功率為2兆瓦。
8.根據(jù)權利要求7所述的風力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)，其特征在于，所述變流器的第二功率為1兆瓦。
9.一種風力發(fā)電并網(wǎng)的切換方法，應用于風力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)中，其特征在于，所述風電機組包括順序連接的風機、發(fā)電機、變流器和與所述變流器并聯(lián)的一漸變電子開關和一斷路器，所述變流器的輸出接外部的電網(wǎng)，所述風力發(fā)電并網(wǎng)的切換方法包括測量所述風機的輸出功率；比較所述風機的輸出功率與所述變流器的額定功率；當所述風機的輸出功率大于所述變流器的額定功率時，控制所述漸變電子開關漸變閉合，在所述漸變電子開關完全閉合后，閉合所述斷路器并旁路所述漸變電子開關。
10.根據(jù)權利要求9所述的風力發(fā)電并網(wǎng)的切換方法，其特征在于，所述方法還包括 在所述斷路器閉合且所述風機的輸出功率小于所述變流器的第二功率時，斷開所述斷路器，所述變流器的第二功率小于所述變流器的額定功率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種風力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)及方法，屬于風力發(fā)電與電力電子技術領域，該風力發(fā)電并網(wǎng)的切換系統(tǒng)，包括風電機組，所述風電機組包括順序連接的風機、發(fā)電機和變流器，所述變流器的輸出接外部的電網(wǎng)，還包括與所述變流器并聯(lián)的漸變電子開關和斷路器；與所述漸變電子開關、斷路器連接的切換裝置，用于測量所述風機的輸出功率并與所述變流器的額定功率相比較在所述風機的輸出功率大于所述變流器的額定功率時，控制所述漸變電子開關漸變閉合；以及，在所述漸變電子開關完全閉合后，閉合所述斷路器并旁路所述漸變電子開關。本發(fā)明實施例能夠提高風能的利用效率。本發(fā)明的技術方案可以廣泛應用在風力發(fā)電系統(tǒng)中。
文檔編號H02J3/38GK102377194SQ201010252620
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月12日 優(yōu)先權日2010年8月12日
發(fā)明者李一凡, 王天亮, 秦秀娟, 苗立杰, 謝清明 申請人:北京動力機械研究所