[發(fā)明專利]帶儲(chǔ)能的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010248799.8
• 申請(qǐng)日: 2010-08-10
• 公開（公告）號(hào): CN101917013A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒旭東;段善旭;陳仲偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/28
• 分類號(hào): H02J3/28;H02J3/18;H02J3/38
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和儲(chǔ)能技術(shù)，具體涉及一種帶儲(chǔ)能的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電是風(fēng)能大規(guī)模利用的有效途徑。變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行主要是通過交流勵(lì)磁電源對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)施勵(lì)磁控制來實(shí)現(xiàn)，利用雙PWM電壓源型變換器這種勵(lì)磁結(jié)構(gòu)，對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差功率實(shí)施控制。但由于風(fēng)電機(jī)組的輸出功率主要受風(fēng)速、氣壓、溫度等多方面影響，會(huì)經(jīng)常發(fā)生波動(dòng)。在并網(wǎng)運(yùn)行過程中，其輸出功率的隨機(jī)波動(dòng)將帶來電力系統(tǒng)中頻率不穩(wěn)定、電壓閃變、諧波污染等問題，在風(fēng)電設(shè)備獨(dú)立帶本地負(fù)荷運(yùn)行過程中，波動(dòng)的功率會(huì)影響發(fā)電設(shè)備與用電設(shè)備的動(dòng)態(tài)功率平衡，影響風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

為解決以上問題，目前常用的方法是：1、利用雙饋風(fēng)力發(fā)電自身變換器的控制使儲(chǔ)存在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子中的動(dòng)能對(duì)功率波動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，這種方法由于轉(zhuǎn)子存儲(chǔ)動(dòng)能容量有限，當(dāng)風(fēng)速波動(dòng)較大時(shí)其調(diào)節(jié)能力有限。2、儲(chǔ)能裝置通過電力電子變換器聯(lián)接在風(fēng)電設(shè)備功率輸出端口，對(duì)功率波動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。這種方法將儲(chǔ)能裝置與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)勵(lì)磁變換器分成相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)進(jìn)行控制，不能通過原有風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)勵(lì)磁控制器統(tǒng)一調(diào)控，降低了控制的可靠性。

為解決以上問題，華中科技大學(xué)提出了一種基于超導(dǎo)磁儲(chǔ)能的變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變頻器(公開號(hào)為CN1901360A，公開日為2007年1月24日)。該裝置把超導(dǎo)磁體作為交流勵(lì)磁電源的中間直流儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，在控制超導(dǎo)磁體與雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的轉(zhuǎn)差功率交換、實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)變速恒頻運(yùn)行的同時(shí)，還為并網(wǎng)電力系統(tǒng)提供有功功率和無功功率補(bǔ)償。該系統(tǒng)能夠解決并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備輸出功率波動(dòng)帶來的問題，但并未涉及獨(dú)立帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行中發(fā)電設(shè)備與用電設(shè)備功率動(dòng)態(tài)平衡的控制問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種帶儲(chǔ)能的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)可以主動(dòng)參與電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制，提供有功功率和無功功率補(bǔ)償，改善電能質(zhì)量；在獨(dú)立帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)可達(dá)到發(fā)電側(cè)與用電負(fù)載側(cè)有功功率和無功功率的動(dòng)態(tài)平衡，確保風(fēng)電設(shè)備和負(fù)載的安全、經(jīng)濟(jì)、高效、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行。

一種帶儲(chǔ)能的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)1、交流勵(lì)磁電源和儲(chǔ)能裝置3，交流勵(lì)磁電源包括轉(zhuǎn)子側(cè)變換器2和定子側(cè)變換器4，轉(zhuǎn)子側(cè)變換器2的交流端與雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)1的轉(zhuǎn)子繞組連接，轉(zhuǎn)子側(cè)變換器2和定子側(cè)變換器4的公共直流端與儲(chǔ)能裝置3的正負(fù)極連接，其特征在于：該系統(tǒng)還包括并網(wǎng)接觸器6和監(jiān)控裝置7，并網(wǎng)接觸器6的一端與雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)1的定子繞組、定子側(cè)變換器4的交流端一起連接負(fù)載5，并網(wǎng)接觸器6的另一端連接電網(wǎng)；監(jiān)控裝置7用于控制并網(wǎng)接觸器6的連通狀態(tài)以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)獨(dú)立或并網(wǎng)運(yùn)行模式的轉(zhuǎn)換，并控制轉(zhuǎn)子側(cè)變換器2從儲(chǔ)能裝置3中獲取保證雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行所需的轉(zhuǎn)差功率，控制定子側(cè)變換器4從儲(chǔ)能裝置3中獲取功率以補(bǔ)償電機(jī)定子輸出的波動(dòng)或補(bǔ)償電機(jī)定子輸出功率與負(fù)載需求功率的差額。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)轉(zhuǎn)子側(cè)變換器具有功率雙向流動(dòng)的能力，可控制儲(chǔ)能裝置與雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的轉(zhuǎn)差功率交換，使雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行在最大風(fēng)能跟蹤狀態(tài)，最大限度地利用風(fēng)能。

(2)定子側(cè)變換器與儲(chǔ)能裝置相連，控制風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)運(yùn)行模式下，可以主動(dòng)參與電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制，提供有功功率和無功功率補(bǔ)償，改善電能質(zhì)量。

(3)定子側(cè)變換器與儲(chǔ)能裝置相連，控制風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在獨(dú)立帶負(fù)載運(yùn)行模式下，達(dá)到發(fā)電側(cè)與用電負(fù)載側(cè)有功功率和無功功率的動(dòng)態(tài)平衡效果，改善電能質(zhì)量，使發(fā)電系統(tǒng)和負(fù)荷安全、經(jīng)濟(jì)、高效、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行。

(4)因本發(fā)明中增加了直流儲(chǔ)能裝置，使得轉(zhuǎn)子側(cè)變換器和定子側(cè)變換器可以相互獨(dú)立的運(yùn)行。在風(fēng)速不滿足發(fā)電要求的情況下儲(chǔ)能裝置可通過定子側(cè)變換器單獨(dú)運(yùn)行，可并入電力系統(tǒng)或獨(dú)立對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電，增強(qiáng)了雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)供電可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明中定子側(cè)變換器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明中并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)各端口的功率波形圖；

圖5為本發(fā)明中獨(dú)立帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)各端口的功率波形圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提出的直流環(huán)節(jié)帶儲(chǔ)能裝置的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)1、交流勵(lì)磁電源、儲(chǔ)能裝置3、并網(wǎng)接觸器6和監(jiān)控裝置7。