[實用新型]風力發電用同步機無功補償設備

無效

• 申請號: 200820115643.0
• 申請日: 2008-11-21
• 公開（公告）號: CN201328098Y
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: 程建邦
• 申請（專利權）人: 包頭市匯全稀土實業(集團)有限公司
• 主分類號: H02P9/00
• 分類號: H02P9/00;H02P9/14
• 代理公司: 包頭市專利事務所
• 代理人: 莊英菊

一、技術領域

本實用新型涉及一種風力發電用同步機無功補償設備，屬于風力發電機領域。

二、背景技術

現在風力發電的低壓無功補償是采用分組投切電容器方式實現的。這種方法基本上可以實現無功補償功能，但不能平滑和精確的補償發電機無功需求，而且在大量運行中也暴露出很多問題。

(1)當電容器分組數較小時，則單組容量大會造成很大的補償死區及沖擊電流。當分組數較大時，設備成本太高且故障率上升。

(2)在風速變化較大時，電容器投切太頻繁，易造成發電機和變壓器沖擊疲勞損傷，電容器和投切開關損壞。

(3)在無功功率快速波動時，因設備測量誤差、控制器抗干擾性能、電容器固有的充放時間等原因經常會造成投切滯后、補償超差，經常導致補償設備過壓保護或風力發電機異常切出等故障。

三、發明內容

本實用新型的目的在于提供一種能平滑和精確的補償風力發電機無功需求的無功補償設備，降低無功補償設備自身的故障率，同時提高風電設備的運行可靠性，延長其使用壽命。

技術解決方案：本實用新型同步機上的定子繞組與發電機上的電源繞組并聯，勵磁繞組與同步機上的滑環連接，同步機上的滑環與無功控制驅動器輸出端連接。

滑環采用高耐磨封閉式滑環。

本實用新型為提高風力發電機無功補償設備的運行可靠性和補償性能，經過大量調研和實驗，提出一種切實可行的新型無功功率方法，在補償設備成本基本相同的情況下，使用一臺小功率同步機將同步機定子繞組與發電機的電源繞組并聯。因同步機在超前運行時可為系統提供容性功率，通過調節同步機的實時勵磁電流可實現補償風力發電機在發電狀態下因風速變化導致無功功率的波動。無功控制驅動器通過實時采樣發電電源回路的電量參數，快速計算出發電機的無功需求，并結合無功控制驅動器在線實測得到的同步機勵磁曲線，精確計算出補償所需的同步機勵磁電流，經過雙模閉環控制算法，快速控制勵磁驅動單元輸出到所需勵磁電流，實時控制同步機的超前運行狀態，平滑精確的補償發電機無功需求。由于運行中同步機勵磁電流很小、且采用高耐磨封閉式滑環先進技術及一體化智能控制驅動器，顯著提高了補償設備的性能，可降低補償設備故障率，降低風機設備故障率，增加風力發電機運行小時數，有很大的經濟效益。

四、附圖說明

圖1本實用新型結構示意圖。

五、具體實施方式

同步機1上的定子繞組3側直接與發電機2的電源繞組4并聯連接，勵磁繞組與同步機1上的滑環5連接，無功控制驅動器6的輸出端與同步機1上的滑環5連接。無功控制驅動器6通過采樣三相電流互感器的電流和直接采樣發電機2的三相供電電源電壓既發電機2的輸出電壓，經過無功控制驅動器6內部DSP芯片實時計算發電機2的無功功率；無功控制驅動器6通過同步機1運轉過程中在線實測得到的同步機1勵磁曲線，根據同步機1勵磁曲線和發電機2的實時無功功率，DSP芯片精確的計算出補償所需的同步機1勵磁電流，控制在無功控制驅動器6內的IBGT模塊組成的AC-DC變換器快速勵磁驅動單元輸出勵磁電流，實時驅動同步機1的運行狀態，平滑精確補償發電機2的無功功率。啟動時當發電機2轉速接近同步機1轉速時，控制同步機1轉子側接滅磁回路后，同步機1投入電源，這時同步機1轉速上升致亞同步速運行。再經過很小的無功檢測穩定延時后，勵磁控制器投入精確計算后的勵磁電流，使同步機1同步工作在設定的超前運行狀態。同步機1定子繞組3提供與發電機2需要的無功電流基本等值的容性電流。勵磁控制器采用先進的閉環算法精確的動態跟蹤發電機2無功需求并實時調節同步機1勵磁電流，平滑精確的補償發電機無功功率。