[發明專利]交直交風力發電并網控制系統

無效

• 申請號: 201010245430.1
• 申請日: 2010-08-05
• 公開（公告）號: CN101895129A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 趙劍飛;賈君;姜建國
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種電力技術領域的系統，具體是一種交直交風力發電并網控制系統。

背景技術

隨著世界能源危機不斷加重，新能源的開發利用越來越受到重視，風力發電作為綠色環保的可再生能源，風電并網系統及其并網方法具有很高的實用意義。根據風力發電機種類不同，采用不同的并網方法。同步發電機和籠型感應發電機并網運行控制的方法各不相同，前者運行于由電機極數和頻率所決定的同步轉速，后者則以稍高于同步轉速運行。交直交并網系統通過電力電子器件，將不穩定、變頻率、低電壓的交流風力發電輸出轉化成穩定、恒頻、恒壓的并網交流電，以實現風力發電與現有電網聯接、輸送的目的。

目前傳統的控制器主要的技術問題和缺點是，組件獨立設計不具備并網運行；控制器采用有級方式控制太陽電池方針；不具備全數字化DSP技術、數字同步鎖相技術、最大功率點跟蹤技術(MPPT：Maximum?Power?Point?Trace)、反孤島運行技術、系統集中管理及遠程監控技術、系統組件最優化仿真技術。

經對現有文獻檢索發現，中國專利申請號為：200310122930.6，名稱為：太陽能光伏整體集成并網控制器及方法，該裝置由太陽能板、控制裝置、監控裝置、交流負載和交流電網等組成，太陽電池方陣與并網逆變單元相連接，交流電網與交流負載相互連接，并網逆變單元的輸出連接到交流電網與交流負載之間的連線，上位機與監控單元相互連接，監控單元與人機解碼單元相互連接，用RS232接口與人機界面單元及上位機通信連接。但是該裝置沒有進行交直交轉換，并網沖擊較大，發電機與電網頻率不獨立，因此在小容量風力發電系統中應用限制較多。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種交直交風力發電并網控制系統。本發明實現了風力發電可靠并網，具有并網時沒有電流沖擊，對系統幾乎沒有影響，同步發電機組工作頻率與電網頻率彼此獨立，不發生失步，可以無功功率調節等優點。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明包括：整流模塊、升壓模塊和逆變模塊，其中：整流模塊與升壓模塊相連傳輸經整流的直流電壓信號，升壓模塊和逆變模塊相連傳輸經升壓的直流電壓信號，逆變模塊輸出工頻可并網交流信號。

所述的整流模塊將風力發電機輸出的交流信號轉換為直流信號，該模塊包括：三相橋式二極管整流子模塊和濾波子模塊，其中：三相橋式二極管整流子模塊輸入交流信號，三相橋式二極管整流子模塊與濾波子模塊相連傳輸直流信號，濾波子模塊與升壓模塊相連傳輸低電壓直流信號。

所述的升壓模塊將經轉換的低電壓信號轉換為高電壓直流信號，該模塊包括：Boost(開關直流)升壓子模塊和最大功率點跟蹤控制子模塊，其中：Boost升壓子模塊與整流模塊相連傳輸低電壓直流信號，Boost升壓子模塊與最大功率點跟蹤控制子模塊相連傳輸控制信號，Boost升壓子模塊與逆變模塊相連傳輸高電壓直流信號。

所述的逆變模塊將直流信號轉換為工頻可并網交流信號，該模塊包括：IPM(智能功率模塊)子模塊和SVPWM(電壓空間矢量脈寬調制)控制子模塊，其中：IPM子模塊與升壓模塊相連傳輸高電壓直流信號，SVPWM控制子模塊與IPM子模塊相連傳輸控制信號，IPM子模塊輸出工頻可并網交流信號。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：交-直-交方式的系統與電網并聯運行由于采用頻率變換裝置進行輸出控制，因此并網時沒有電流沖擊，對系統幾乎沒有影響；通過二極管橋式整流，IGBT直流斬波升壓，IPM模塊逆變，將從電網獲得的電能反饋送回電網，控制平臺可以模擬永磁同步電機發電并網的過程；二極管橋式整流無需控制信號，效率高，濾波后獲得的直流信號平滑；直流斬波采用經典的Boost電路，輸入電流連續，驅動簡單；逆變裝置采用MCU控制的SVPWM逆變，效率高，諧波分量少，控制簡單；輸出信號的相位、諧波、功率因數均滿足設計要求，功率效率高，并網輸出電能質量好，是永磁同步風力發電機并網的理想平臺。

具體實施方式

以下對本發明的實施例進一步描述：本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例

本實施例包括：整流模塊、升壓模塊和逆變模塊，其中：風力發電機與整流模塊相連傳輸交流信號，整流模塊與升壓模塊相連傳輸經整流的直流電壓信號，升壓模塊和逆變模塊相連傳輸經升壓的直流電壓信號，逆變模塊通過隔離變壓器與三相電網相連傳輸工頻可并網交流信號。