[實用新型]鏈式風力發電并網系統

在審

• 申請號: 200820079437.9
• 申請日: 2008-03-17
• 公開（公告）號: CN201194332Y
• 公開（公告）日: 2009-02-11
• 發明（設計）人: 童亦斌;唐芬;雷濤;王子洋;劉京斗
• 申請（專利權）人: 北京能高自動化技術有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 北京連城創新知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉伍堂

技術領域

本實用新型涉及高壓大容量全功率并網風力發電機組，尤其涉及一種鏈式風力發電并網系統。

技術背景

風力發電技術近年來取得了長足的發展，現有的風力發電并網方式主要分為直接功率并網、部分功率變換并網、全功率變換并網三種。

直接功率并網技術和部分功率變換并網技術相對簡單，較為成熟，但發電范圍窄，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中所占比例逐年增加，電力系統對風電機組的并網要求越來越嚴格，直接功率并網和部分功率變換并網系統的這些缺點限制了他們進一步發展。

對于采用全功率變換并網技術的風力發電機組，隨著單機發電容量向5MW以上發展，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展帶動了高壓全功率變流器的發展，高壓并網可以減少損耗和有色金屬的使用，但是大容量高壓并網變流器技術更復雜，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，傳統的低壓風力發電機的每相繞組經常由多個繞組并聯構成，以提高容量；而高壓風力發電機的每相繞組經常由多個繞組串聯構成，以提高電壓，但以上方式均不能同時滿足高容量及高電壓的需求。

實用新型內容

鑒于目前現有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種鏈式風力發電并網系統，是基于變流器鏈式的全功率變換并網系統，它不僅具有傳統全功率變換并網系統的優點，而且解決了高壓全功率并網變流器技術復雜，可靠性低的問題。

本實用新型所述的鏈式風力發電并網系統，有如下兩種實現方式：

實現方式一：直流鏈式風力發電并網系統

直流鏈式風力發電并網系統，包含以下部分：風力發電機、變流器和聯結裝置，其中變流器包括與風力發電機相連的發電機側變流器。

首先將風力發電機的每相采用多組繞組結構，多組繞組可以并聯或串聯，然后將這些多繞組分別輸出，各接到發電機側變流器上，將交流轉換為直流，在通過連接裝置進行串聯或并聯后并入直流電網。

實現方式二：交流鏈式風力發電并網系統

交流鏈式風力發電并網系統，包含以下部分：風力發電機、變流器和聯結裝置，其中變流器包括通過直流母線連接的發電機側變流器和電網側變流器。

首先將風力發電機的每相采用多組繞組結構，多組繞組可以并聯或串聯，然后將這些多繞組分別輸出，各接到發電機側變流器上，將交流轉換為直流，該直流輸出到電網側變流器上，電網側變流器是由若干個基本變流單元通過串聯連接而形成的單相或三相變流器，每一個變流單元可以輸出PWM波或方波，通過輸出波形的疊加合成，形成更多電平臺階的階梯波，即每一項的輸出，以逼近正弦輸出電壓，使用濾波器后，輸出近似為正弦交流電，然后該交流電通過聯結裝置進行串聯或并聯，最后并入電網。

本實用新型所述的一種鏈式風力發電并網系統，其特點在于隨著變流器串聯數目的增加，輸出電壓的電平數，即輸出波形的臺階數的增加，從而使得輸出電壓或電流波形的諧波含量減??；同時，由于多個變流單元串聯完成整個變流任務，雖然整體輸出開關頻率變高，但各個變流單元功率器件，即電力電子器件的開關頻率并不高；此外與傳統電路相比功率器件承受的電壓應力減小，在高壓應用中無需均壓電路，同時可避免大的du/dt所導致的絕緣和電磁干擾等問題；當各串聯的變流單元中有一個單元故障時，可通過把此單元短接而退出工作，其它單元仍然能夠正常工作，保證系統正常運行，提高了可靠性；變流單元可以模塊化生產，系統擴展容易。

本實用新型所屬的一種鏈式風力發電并網系統，可以提高并網的電壓等級和容量，并且所使用的低壓小容量的并網變流器較傳統的高壓并網變流器技術成熟，可靠性高，控制靈活。

附圖說明

圖1交流鏈式風力發電并網系統

圖2直流鏈式風力發電并網系統

圖中：1、風力發電機，2、發電機一相繞組，3、發電機二相繞組，4、發電機三相繞組，5、變流器組，6、聯結裝置，7、電網，8—19、繞組，20—31、發電機側變流器，32—43、電網側變流器。

具體實施方式

實施例一：直流鏈式風力發電并網系統

如圖2所示，直流鏈式風力發電并網系統包括：風力發電機1、變流器5、聯結裝置6，其中變流器5包括與風力發電機1相連的發電機側變流器20—31。具體實施方式如下：

步驟一：風力發電機1的一相繞組2、二相繞組3、三相繞組4采用多組繞組結構，每個多繞組8—19采用并聯或串聯。