[發明專利]一種雙饋式風電機組變流器及利用其實現的黑啟動方法

在審

• 申請號: 202010051875.X
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111082461A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 唐彬偉;汪奎
• 申請（專利權）人: 明陽智慧能源集團股份公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/32
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

1.一種雙饋式風電機組變流器，其特征在于：包括變流控制器、直流母線、支撐電容、Chopper電路、機側變流器、網側變流器、備用電源系統；所述機側變流器與網側變流器之間連接有直流母線，且在該直流母線上從機側變流器往網側變流器的方向依次連接有支撐電容、Chopper電路和備用電源系統，所述機側變流器、備用電源系統、網側變流器分別與變流控制器連接，所述變流控制器分別與風電機組的主控系統、并網斷路器通訊連接，所述并網斷路器連接風電機組的升壓變壓器與發電機，由變流控制器進行控制，且所述變流控制器還監測變流器機側交流信號、變流器網側交流信號和直流母線電壓；其中，在失去電網電力的情況下，所述備用電源系統由變流控制器進行控制，通過網側變流器為風電機組的輔電系統供電，通過機側變流器為風電機組的發電機轉子提供建立勵磁電壓所需的電能，且在黑啟動過程中，所述備用電源系統的供電能力滿足風電機組完成多次黑啟動流程的功率損耗。

2.根據權利要求1所述的一種雙饋式風電機組變流器，其特征在于：所述備用電源系統由具備雙向電能流通功能的DC-DC電源變換器和電池組成，所述電池通過DC-DC電源變換器與直流母線相連。

3.根據權利要求2所述的一種雙饋式風電機組變流器，其特征在于：所述DC-DC電源變換器為基于buck-boost電路的電源變換器。

4.根據權利要求2所述的一種雙饋式風電機組變流器，其特征在于：所述電池為鉛酸電池、鎳鎘電池、氫鎳電池、鋰電池、鈉硫電池、超級電容和液流電池中的任意一種或幾種的組合。

5.一種利用權利要求1所述雙饋式風電機組變流器實現的黑啟動方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)啟動檢測

在失去電網電力的情況下，所述直流母線上的備用電源系統提供的電能，通過網側變流器為風電機組的輔電系統供電；同時，風電機組的主控系統檢測實時平均風速有沒有達到黑啟動要求的風速V1，若達到，則主控系統控制風電機組的變流器、變槳系統和偏航系統進入黑啟動運行模式；

2)發電機定子建壓

所述變流控制器通過控制機側變流器給發電機轉子提供勵磁電流，為發電機的定子建立電壓；同時，所述變流控制器通過監測直流母線電壓，控制后備電源系統的電池出力情況，并使直流母線電壓維持在U1～U2之間；

3)啟動電源切換

所述變流控制器通過監測變流器機側交流信號，控制發電機定子電壓的幅值和角度，且通過控制并網斷路器實現發電機定子電壓與變流器網側電壓同步；通過檢測機側變流器的交流信號計算發電機發出功率，變流控制器通過控制機側變流器逐步增加發電機發出功率，同時通過控制網側變流器逐步降低備用電源系統的出力，當發電機定子輸出功率達到P1時，即滿足輔電系統和發電機轉子勵磁用電時，變流控制器切除備用電源系統，并為其充電；此時如果因風速下降，導致發電機定子輸出功率小于P1時，備用電源系統投入運行，穩定直流母線電壓；

4)黑啟動結束

當風電機組的主控系統檢測到實時平均風速達到設定值V2，同時監測到變流器網側電壓穩定在設定值U3并持續到T1時間，整個黑啟動過程結束。

6.根據權利要求5所述的一種利用雙饋式風電機組變流器實現的黑啟動方法，其特征在于：在步驟2)和步驟3)的過程中，若風速下降，未能達到黑啟動風速V1，則直接進入步驟1)，重新開始黑啟動流程。