[發明專利]直驅永磁同步風力發電機組啟動并網控制裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201710661679.2
• 申請日: 2017-08-04
• 公開（公告）號: CN107317360B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 鄧琛;譚諍;童劍雄;婁靜麗
• 申請（專利權）人: 湘電風能有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

本發明公開了一種直驅永磁同步風力發電機組啟動并網控制裝置，包括風機控制器、變流器控制器、轉速傳感器、電壓傳感器和依次串接的風力發電機、機側開關、變流器機側模塊、直流電容、變流器網側模塊、并網主開關、電網，風力發電機上、直流電容兩端、電網側均設有電壓傳感器，轉速傳感器安裝在風力發電機上，電壓傳感器、轉速傳感器與風機控制器相連，風機控制器與變流器控制器相連，變流器控制器與機側開關、變流器機側模塊、變流器網側模塊、并網主開關相連。本發明的控制裝置中，利用直驅永磁同步風力發電機的特性，無變流器直流回路的預充電電路，節約了成本。本發明還公開了一種直驅永磁同步風力發電機組啟動并網控制方法。

技術領域

本發明涉及風電領域，特別涉及一種直驅永磁同步風力發電機組啟動并網控制裝置及控制方法。

背景技術

隨著世界經濟的發展，能源的消耗將急劇增加。由于我國資源的相對匱乏以及不可再生資源的消耗對于環境的破壞，使得我國在未來一段時間內長期面臨著環境和資源的雙重壓力，發展包括風力和太陽能發電在內的可再生能源是中國能源困境的最好解決辦法。隨著電網中風電所占比重的不斷增加，我國對風電機組提出了更高的技術要求，隨著風火同價的速度越來越近，各個風電制造商的成本壓力越來越大，因此，如何利用現有的直驅永磁風電機組的特點，提出一種合適的而且節約硬件成本的技術方案，無疑將極大推動風力發電這種可再生能源的開發利用規模，帶動國內相關風力發電設備造業的發展，對國民經濟的健康快速發展起著重要作用。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種結構簡單、成本低的直驅永磁同步風力發電機組啟動并網控制裝置，并提供一種并網控制方法。

本發明解決上述問題的技術方案是：一種直驅永磁同步風力發電機組啟動并網控制裝置，包括變流器網側模塊、變流器機側模塊、風機控制器、變流器控制器、風力發電機、并網主開關、機側開關、轉速傳感器、電壓傳感器、直流電容，風力發電機、機側開關、變流器機側模塊、直流電容、變流器網側模塊、并網主開關、電網依次串接，風力發電機上、直流電容兩端、電網側均設有電壓傳感器，分別用于檢測風力發電機電壓、直流電容電壓和電網電壓，電壓傳感器的信號輸出端與變流器控制器相連，轉速傳感器安裝在風力發電機上，轉速傳感器的信號輸出端與風機控制器的輸入端相連，風機控制器的輸出端與變流器控制器的輸入端相連，變流器控制器的輸出端分別與機側開關的控制端、變流器機側模塊、變流器網側模塊、并網主開關的控制端相連。

上述直驅永磁同步風力發電機組啟動并網控制裝置，所述變流器機側模塊為PWM可控整流型。

一種直驅永磁同步風力發電機組啟動并網控制方法，包括以下步驟：

（1）風電機組啟動，風機控制器發出啟動風機命令，風機偏航變槳系統啟動，變流器控制器控制機側開關合閘，風力發電機進入恒轉速控制模式；

（2）轉速傳感器實時對風力發電機的轉速進行檢測并反饋給風機控制器，風機控制器對轉速傳感器的反饋值進行檢測，并判斷風力發電機轉速是否大于或等于設定轉速，若是，則通過葉片的變槳控制保持風力發電機轉速在設定轉速下穩定運行，同時風機控制器給出變流器直流電容充電指令；若不是，則繼續進行速度檢測；

（3）變流器控制器接收風機控制器給出的指令后，控制變流器機側模塊進入不可控整流模式充電，充電過程中實時檢測直流電容電壓和風力發電機電壓值，并進行電壓判斷，當檢測到直流電容電壓值小于發電機電壓值*1.14時，繼續等待直流電容充電，當直流電容電壓大于或等于發電機電壓值*1.14時，繼續充電，充電模式由不可控整流充電進入PWM整流充電；

（4）繼續充電，檢測電網電壓并計算參考直流電壓，參考直流電壓=電網電壓值*1.2，進行電壓判斷，當直流電容電壓值小于參考直流電壓值時，繼續等待直流電容充電；當直流電容電壓值大于或等于參考直流電壓值時，充電完成，此時變流器控制器取消變流器機側模塊PWM整流充電命令，充電停止，同時給并網主開關合閘指令，主開關合閘，網側進入同步調制狀態；