[實用新型]風力發電用應急不間斷供電電源

有效

• 申請號: 201320217871.X
• 申請日: 2013-04-26
• 公開（公告）號: CN203261115U
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 郭洪飛
• 申請（專利權）人: 武漢市泓承浩遠電源有限責任公司
• 主分類號: H02J9/04
• 分類號: H02J9/04
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 俞鴻

技術領域

本實用新型涉及風力發電領域，具體涉及一種風力發電用應急不間斷供電電源。

背景技術

風力發電機控制器正常時采用網側變壓器輸出380V供電。在電網停電脫網運行時，通常采用應急UPS供電，靠UPS的蓄電池保證風塔收槳電機運行，使緊急停機時能完成收槳動作，確保風機安全。

蓄電池作為UPS普遍采用的儲能裝置，由于當前存在技術瓶頸，其能量密度和功率密度比低，蓄電池在低溫下性能下降，特別是在冬季寒冷季節，難以保證收槳動作正常完成，給風機安全運行帶來隱患，同時蓄電池作為關鍵部件，維護和使用成本高也給風電技術應用帶來不利影響。

如果不采用蓄電池作為UPS的儲能裝置，就需要從風力發電機端口取電，為應急不間斷電源提供能量輸入。但是由于收槳過程中，電機轉速逐漸降低，轉速下降使得風力發電機電壓也逐漸下降，甚至只有額定電壓的10%，頻率為2Hz，傳統的應急供電電源從風機取電幾乎不可能。風力發電機在超速時，端口電壓可能超過額定電壓20%，傳統的應急供電電源難以承受這個電壓，因此如果采用風力發電機供電的應急不間斷電源需要適應1.2倍額定電壓的輸入。因此，合理新型的應急供電電源是提高風電應急供電關鍵技術。

實用新型內容

針對上述技術問題，本實用新型提供了一種風力發電用應急不間斷供電電源，以風力發電機輸出作為交流輸入，提供穩定的380V?交流電輸出。

本實用新型提供了一種風力發電用應急不間斷供電電源，包括：風機進線接線排，與風機進線接線排連接的斷路器K4，斷路器K4的另一端連接整流電路，與整流電路連接的斬波升壓電路，與斬波升壓電路連接的隔離變換電路，與隔離變換電路連接的超極電容C2，與超極電容C2連接的逆變電路，與逆變電路的連接濾波電路，濾波電路通過互鎖聯動STS開關連接于380V三相四線輸出端。當系統380V輸入斷電時，切換到供電電源工作，將50V-480V三相電壓（風機接線排相電壓）輸入進行不控整流，得到117V~1120V直流電壓，經過升壓變換控制電路輸出800V~1120V直流電壓，800V~1120V直流電壓經隔離變壓器轉換為800V的母線電壓。超級電容放電最低電壓為500V，在放電過程中，提供10kW的功率，保證系統工作10s。由斬波升壓電路和隔離變換電路提供5kW功率。逆變電路提供三相四線制輸出。

所述供電電源還包括并聯于斷路器K4的充電斷路器K5，充電斷路器K5串聯有電阻R1~R2。風機上電后閉合充電斷路器K5，電容C1的端電壓即直流電壓Udc2的電壓變化在20s小于5V后停止充電，斷開充電斷路器K5，立即閉合K4。

所述整流電路為D1~D6六支二極管組成的三相全波橋式整流電路。風力發動機輸入電壓范圍很寬，為原電壓的10%～120%。輸入電壓通過整流二極管模塊D1~D6變換為直流電壓Udc1，范圍為100V～1033V。

所述斬波升壓電路包括升壓電感L0、由2支IGBT串聯組成的半橋電路和與半橋電路并聯的電容C1，升壓電感L0一端連接于整流電路輸出端，另一端連接于半橋電路的2支IGBT之間，半橋電路的下管為開關管，半橋電路的上管并聯有一支二極管且一直處于關斷狀態，通過并聯二級管整流輸出。電容C1與隔離變換電路的輸入端相連接，即電容C1的端電壓為斬波升壓電路的輸出電壓Udc2。當輸入直流電壓Udc1<800V時，斬波電路工作升壓，輸出Udc2目標參考電壓800V；當輸入直流電壓Udc1>800V時，斬波電路停止工作，半橋電路下管處于開路狀態，輸入直流電壓Udc1經過升壓電感L0和半橋電路上管并聯的二極管直接輸出到Udc2，作為Udc2目標參考電壓，輸出至隔離變換電路。

所述隔離變換包括有Q1~Q4四支IGBT組成的單相H橋逆變器、高頻變壓器T1和整流二極管D7，Q1的集電極連接于斬波升壓電路的輸出端，單相H橋逆變器的輸出端通過熔斷器F1連接于高頻變壓器T1的原邊，高頻變壓器T1的副邊與整流二極管D7相連接，整流二極管D7通過電感L1與超極電容C2一端相連接，超級電容C2另一端與高頻變壓器T1的副邊相連接。輸入電壓Udc2通過單相H橋調制交流方波輸出到隔離變壓器T1原邊，通過變壓器T1耦合副邊輸出，輸出再經整流二極管全波整流得到Udc3為超級電容C2充電。本電路控制采用電壓外環，電流內環的方式進行控制，Udc3目標電壓為800V。Udc3的電壓大于800V時本電路停止工作，通過隔離保護在輸入測電壓過高故障時，使輸入輸出隔離，保護超級電容不被損壞。超極電容C2的端電壓為逆變電路的輸入電壓。