[發明專利]能量控制系統和直流風力發電機組

有效

• 申請號: 201911398279.2
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN113131607B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 楊志千;蔡旭;楊明揚;劉世軍;呂敬;艾斯卡爾
• 申請（專利權）人: 新疆金風科技股份有限公司;上海交通大學
• 主分類號: H02J9/08
• 分類號: H02J9/08;H02J3/38;H02J7/14
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 趙秀芹

本發明公開一種能量控制系統和直流風力發電機組。該能量控制系統包括能量變換裝置和控制器；其中，能量變換裝置包括并網變換器、儲能變換器和取電變換器，控制器用于在直流風力發電機組的啟動階段控制儲能變換器和取電變換器工作，使儲能電池對直流母線電容進行預充電以及對內部用電設備供電；控制器還用于在直流風力發電機組的能量回收階段控制并網變換器、儲能變換器和取電變換器工作，使直流風力發電機組產生的能量分別流向直流匯集母線、內部用電設備和儲能電池。采用本發明實施例中的技術方案，能夠在沒有交流電網和機組自身用電設備丟失電源的情況下，完成直流風力發電機組的自啟動。

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，尤其涉及一種能量控制系統和直流風力發電機組。

背景技術

多個風力發電機組產生的能量經匯集后輸出至電網。與交流匯集系統相比，基于直流風力發電機組的直流匯集系統的電壓穩定性更高，因此被廣泛應用。

然而，由于現有技術中的直流風力發電機組不通過交流變壓器從交流電網中取電，在機組自身用電設備丟失電源的情況下，不具備自啟動的能力，在正常發電過程中也沒辦法給機組用電設備供電。

因此，亟需一種新的能量控制系統和直流風力發電機組。

發明內容

本發明實施例提供了一種能量控制系統和直流風力發電機組，能夠在沒有交流電網和機組自身用電設備丟失電源的情況下，完成直流風力發電機組的自啟動。

第一方面，本發明實施例提供一種能量控制系統，用于直流風力發電機組，該能量控制系統包括：能量變換裝置和控制器；其中，能量變換裝置包括并網變換器、儲能變換器和取電變換器，并網變換器用于接入直流風力發電機組的直流母線和風電場的直流匯集母線之間的線路，儲能變換器用于接入直流母線和儲能電池之間的線路，取電變換器用于接入直流母線和直流風力發電機組的內部用電設備之間的線路；

控制器用于在直流風力發電機組的啟動階段控制儲能變換器和取電變換器工作，使儲能電池對直流母線電容進行預充電以及對內部用電設備供電；

控制器還用于在直流風力發電機組的能量回收階段控制并網變換器、儲能變換器和取電變換器工作，使直流風力發電機組產生的能量分別流向直流匯集母線、內部用電設備和儲能電池。

在第一方面的一種可能的實施方式中，控制器還用于在并網運行階段控制并網變換器和取電變換器工作，使直流風力發電機組產生的能量僅分別流向直流匯集母線和內部用電設備。

在第一方面的一種可能的實施方式中，能量控制系統還包括并聯于直流母線上的卸荷電路；控制器還用于在直流匯集母線發生暫時性過壓故障時，至少控制并網變換器工作，使并網變換器僅向直流匯集母線輸送部分能量；或者，停止向直流匯集母線輸送能量并控制卸荷電路工作，以消耗并網變換器未輸送至直流匯集母線的部分能量。

在第一方面的一種可能的實施方式中，能量控制系統還包括機側變流器，機側變換器的交流側連接直流風力發電機組的發電機，直流側連接直流母線；控制器還用于在直流匯集母線發生暫時性過壓故障時，控制機側變換器工作，使機側變換器僅向直流母線輸送部分能量或者停止向直流母線輸送能量，由直流風力發電機組的發電機轉子消耗機側變換器未輸送至直流母線的能量。

在第一方面的一種可能的實施方式中，控制器還用于在直流風力發電機組的輸電線路發生永久性短路故障時，控制機側變換器和并網變換器全部閉鎖，封鎖流向直流匯集母線的能量，以及控制儲能變換器工作，使儲能電池對內部用電設備提供停機用能量。

在第一方面的一種可能的實施方式中，控制器還用于在直流母線發生永久性短路故障時，控制機側變換器和并網變換器全部閉鎖，封鎖流向直流匯集母線的能量，以及控制儲能變換器工作，使儲能電池對內部用電設備提供停機用能量。