[發明專利]一種基于直流母線的風電獨立電網系統

無效

• 申請號: 201110447340.5
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN102496961A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 張金接;馮賓春;符平;莫為澤;王春;張子皿;袁恩來
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/28
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所 11004
• 代理人: 朱麗巖;劉湘舟

技術領域

本發明涉及一種基于直流母線的風電獨立電網系統。

背景技術

現有小型風力發電主要為分布式應用，采用的技術方案主要有傳統蓄電池方案、交流母線和有限并網的方案。

（1）傳統蓄電池方案是風電經整流后與蓄電池組并聯，再經過逆變器給負載供電，依靠蓄電池自身的穩壓能力保證負載穩定運行。這種方案原理簡單，實現起來較容易，同時有大量蓄電池，保證率較高。但需要大量蓄電池為穩壓提供支撐，而且逆變器輸入電壓的范圍越小，蓄電池所需配置的容量就越大，蓄電池的有效利用容量就越小，蓄電池利用率越低，從而造成資源的浪費，而且蓄電池組建的母線電壓越高，對蓄電池的要求也就越高；同時，蓄電池自身效率較低，充放電過程的損耗可達到20%。另外，蓄電池的維護、更換麻煩，壽命有限，對大規模風電系統適應性較差。目前小型風電系統大多采用此方案。

（2）交流母線方案要交流并網，是利用儲能設備（蓄電池組）和變流設備（雙向逆變器）建立較為穩定的小型獨立電網，然后再將風電通過并網逆變器并入獨立電網。該方案電能輸出質量較高，具有較強的適應性，但交流并網參數較多，控制較為復雜，關鍵設備-雙向逆變器價格相對較高。目前尚未有成熟的適應于大規模應用的雙向逆變器。

（3）有限并網方案可減少蓄電池的用量，有電網支撐，穩定性好，保證率高，但需要當地有電網，并且存在入網審查問題，應用一般較少；也有些方案采用柴油發電機作為電網支撐，而柴油機污染大，運行成本高，考慮到風電的波動性和間隙性，浪費較高，這限制了此方案的應用。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術的不足提供一種基于直流母線的風電獨立電網系統。

本發明是這樣實現的，一種基于直流母線的風電獨立電網系統，包括風力發電機組，用于將風力發電機組產生的交流電轉換成直流電輸到直流母線的ACDC開關電源組；電流輸入端與所述直流母線分別連接的一組變頻器以及高壓逆變器；與所述直流母線通過雙向DCDC開關電源連接的儲能裝置，所述儲能裝置連接低壓逆變器；還包括用于控制直流母線電壓穩定、調節電網輸入輸出功率平衡的控制子系統。

本發明所述的基于直流母線的風電獨立電網系統進一步包括用于消耗所述風力發電機組產生的富余電能的卸荷保護裝置。

其中，所述保護裝置由卸荷保護電阻以及降壓DCDC開關電源構成，所述降壓DCDC開關電源一端連接所述直流母線，另一端連接所述卸荷保護電阻。

較優的，所述卸荷保護電阻與所述風力發電機組的額定總功率相同。

進一步，所述直流母線電壓為525V。

較優的，所述的儲能裝置為蓄電池組。

本發明所述的基于直流母線的風電獨立電網系統所述的控制裝置包括PLC控制器，所述PLC控制器電連接有觸摸屏。

本發明通過ACDC開關電源和雙向DCDC開關電源建立穩定直流母線直接為負載供電，保證了負載系統的供電穩定；同時由直流母線直接為負載供電，減少了再逆變環節，提高了風電利用率；另外，ACDC開關電源和雙向DCDC開關電源可單臺運行，也可多臺并網運行，且并網實現簡單，具有很強可擴展性。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的一種基于直流母線的風電獨立電網系統的結構示意圖；

圖中：1－風力發電機、?2－ACDC開關電源、?3－卸荷保護電阻、4－降壓DCDC開關電源、5－控制器、6－雙向DCDC開關電源、7－儲能裝置、8－變頻器、9－高壓逆變器、10－低壓逆變器、11－電機。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖，對本發明進行進一步詳細說明。

參見圖1，一種基于直流母線的風電獨立電網系統，包括由若干風力發電機1構成的風力發電機組，用于將風力發電機組產生的交流電轉換成直流電輸出到直流母線的由與所述的風力發電機1分別對應設置的若干ACDC開關電源2構成的ACDC開關電源組；輸入端與所述直流母線分別連接的一組變頻器8以及高壓逆變器9；與所述直流母線通過雙向DCDC開關電源6連接的儲能裝置7，所述儲能裝置7連接低壓逆變器10；還包括控制子系統，用于控制直流母線電壓穩定、調節平衡電網的輸入輸出功率。

所述的一組變頻器8、高壓逆變器9以及低壓逆變器10電流輸出端均連接負載給負載供電。其中，所述的變頻器8用于連接電機11給電機11供電，其它負載由高壓逆變器9以及低壓逆變器10供電。

本發明將負載進行了分類，主要分為電機類負載和非電機類負載。