[發(fā)明專(zhuān)利]帶有功率鎮(zhèn)定裝置的10KV高壓風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910029241.8
• 申請(qǐng)日: 2009-04-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101515721A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸廣香;范玲玲;姚穎蓓;沈國(guó)榮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/38
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/38;H02J3/01
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電中壓可并聯(lián)式大功率電力電子背靠背變流器，大型高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能風(fēng)電功率鎮(zhèn)定裝置，雙饋風(fēng)電機(jī)組專(zhuān)用升壓變壓器。

背景技術(shù)

我國(guó)東部沿海風(fēng)能密度大、平均風(fēng)力高、存在缺電不缺風(fēng)的現(xiàn)狀；因而我國(guó)計(jì)劃以長(zhǎng)三角淺海2000多平方公里的輻射沙洲為中心構(gòu)建“中國(guó)綠色能源之都”，可以發(fā)展6000萬(wàn)～12000萬(wàn)千瓦裝機(jī)容量的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)。“十一五”規(guī)劃提出截至2010年江蘇全省建成風(fēng)電裝機(jī)容量150萬(wàn)千瓦，占全國(guó)風(fēng)電總裝機(jī)容量的20％以上。

我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)目前需要解決的問(wèn)題頗多，主要表現(xiàn)在：

風(fēng)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱，缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，設(shè)備大多依賴進(jìn)口，技術(shù)更新趕不上國(guó)際步伐。風(fēng)電功率大幅度波動(dòng)問(wèn)題是限制風(fēng)電發(fā)展的另一個(gè)技術(shù)瓶頸，即使進(jìn)口風(fēng)電機(jī)組也遠(yuǎn)未達(dá)到令人滿意的程度。風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量的沖擊與干擾已受到普遍關(guān)注，目前的對(duì)策是將風(fēng)電控制在電網(wǎng)總電量的5％以下。

進(jìn)口風(fēng)電機(jī)組的一次投資和維修費(fèi)用十分昂貴，影響了我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的后續(xù)發(fā)展。此外，目前國(guó)際市場(chǎng)上的風(fēng)電機(jī)組出口電壓大多為0.69KV或0.4KV，需要經(jīng)過(guò)變壓器升壓才能并網(wǎng)，增加了額外費(fèi)用，總之系統(tǒng)拓?fù)浯嬖诤艽蟾倪M(jìn)空間。

風(fēng)電技術(shù)并非高新技術(shù)。由于磁場(chǎng)徑向取向易于切割的永磁材料研制難度及國(guó)際專(zhuān)利的約束，永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的完全國(guó)產(chǎn)化尚需時(shí)日。但雙饋機(jī)組應(yīng)盡早實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，并在設(shè)備研制和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等方面盡快形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

我國(guó)低壓和10KV高壓中型繞線式轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的制造技術(shù)已經(jīng)很成熟，業(yè)已形成系列產(chǎn)品和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，大型電機(jī)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也正在制定之中，將現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用于雙饋風(fēng)電機(jī)組無(wú)疑很有意義。

由于風(fēng)能發(fā)電不穩(wěn)定和不連續(xù)特點(diǎn)，需要開(kāi)發(fā)和建設(shè)配套的電能儲(chǔ)存裝置來(lái)保證發(fā)電、供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性。現(xiàn)有儲(chǔ)能方法有多種，發(fā)明專(zhuān)利ZL200410064779X提出一種液氮溫區(qū)高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置D-HT-SMES的核心技術(shù)，主要用于對(duì)電能質(zhì)量要求較高的中小用戶場(chǎng)合。該技術(shù)同樣適用于抑制風(fēng)電機(jī)組的功率波動(dòng)，但風(fēng)電場(chǎng)功率總量和波動(dòng)幅度都很大，需要對(duì)此技術(shù)作出改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提出一種帶有功率鎮(zhèn)定裝置的10KV高壓風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，并解決進(jìn)口風(fēng)電設(shè)備電壓低、投資高以及在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的大幅波動(dòng)功率對(duì)電網(wǎng)的干擾問(wèn)題。

技術(shù)方案：本發(fā)明帶有功率鎮(zhèn)定裝置的10KV高壓風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)包括10KV高壓風(fēng)電機(jī)組、升壓變壓器、變流器、電感器、功率鎮(zhèn)定裝置，第一降壓變壓器、第二降壓變壓器；其中，10KV高壓風(fēng)電機(jī)組的定子線圈通過(guò)10KV電網(wǎng)分別接第一降壓變壓器、第二降壓變壓器、升壓變壓器的一端，升壓變壓器的輸出端接外部高壓電網(wǎng)，第二降壓變壓器的另一端接功率鎮(zhèn)定裝置，第一降壓變壓器的另一端接變流器，變流器的另一端通過(guò)電感器接10KV高壓風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子線圈。

所述的功率鎮(zhèn)定裝置包括鎮(zhèn)定器、逆變器、斬波器，鎮(zhèn)定器中的高溫超導(dǎo)線圈)接斬波器，斬波器的另一端通過(guò)逆變器接第二降壓變壓器。

所述的鎮(zhèn)定器為一個(gè)高溫超導(dǎo)磁體，其中，導(dǎo)引電磁鐵的為空心的圓環(huán)狀，在導(dǎo)引電磁鐵的外部為鐵砂，在導(dǎo)引電磁鐵中設(shè)有杜瓦，在杜瓦中設(shè)有高溫超導(dǎo)線圈，在杜瓦與高溫超導(dǎo)線圈之間的空隙中有支撐件并充滿液氮。

變流器作為異步電機(jī)轉(zhuǎn)子回路四象限背靠背饋電器，采用FZ800R33KL2C-B5(3.3KV)或FZ400R65KF1(6.5KV)等型號(hào)中高壓IGBT，變流器的控制器通過(guò)光纖與IGBT驅(qū)動(dòng)模塊相連。

電感器采用COROVAC等磁性材料作成轉(zhuǎn)子側(cè)載頻濾波器，呈空心圓柱形棒式結(jié)構(gòu)。

1、采用我國(guó)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)化10KV高壓繞線型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)(1)系列產(chǎn)品作風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電機(jī)組。采用10KV高壓電機(jī)，省去變比0.69KV/10KV、容量與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組配套的變壓器。也因發(fā)電機(jī)組的額定電流減小了約15倍，從塔頂至地面的下引線將隨之節(jié)省大量有色金屬。

這種高壓機(jī)組在我國(guó)各類(lèi)行業(yè)有著廣泛長(zhǎng)期的應(yīng)用，在各類(lèi)終端負(fù)荷中的性能最為優(yōu)異。但在發(fā)電端負(fù)荷中的應(yīng)用還不如人意，主要原因是發(fā)電端的電壓一般高于額定電壓5％，有時(shí)特別是夜間因無(wú)功過(guò)剩而更高。我國(guó)尚無(wú)專(zhuān)門(mén)針對(duì)發(fā)電端異步電動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)，因此將現(xiàn)有異步電機(jī)直接用于風(fēng)力發(fā)電必須配備專(zhuān)用風(fēng)電變壓器。

采用現(xiàn)有異步電動(dòng)機(jī)作為有著寬廣調(diào)速要求的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其機(jī)械強(qiáng)度值得關(guān)注。多極機(jī)在風(fēng)電超同步范圍內(nèi)的機(jī)械強(qiáng)度一般都能保證，可適當(dāng)增加電磁線圈的浸漬時(shí)間，加強(qiáng)綁扎、并注意增強(qiáng)滑環(huán)及碳刷支架的強(qiáng)度。