[發明專利]基于風儲變流器的抗臺后備電源設備及其控制方法

在審

• 申請號: 202211433468.0
• 申請日: 2022-11-16
• 公開（公告）號: CN116054234A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 柯余東;王世均;張朝遠;杜煒;楊靜;蔣岸村;許云雨;胡豪;劉增里
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團海裝風電股份有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/46;H02J3/28;H02J9/06;H02M3/155;H02M1/088
• 代理公司: 重慶棱鏡智慧知識產權代理事務所(普通合伙) 50222
• 代理人: 李興寰

1.一種基于風儲變流器的抗臺后備電源設備，其特征在于：包括機艙系統和塔基系統，所述機艙系統與塔基系統之間通過電源電纜和通訊電纜連接，所述塔基系統包括風儲變流器、塔基主控系統、變壓器以及環網柜，所述風儲變流器與變壓器以及塔基主控系統通過電源電纜連接，變壓器通過環網柜后與電網連接，所述風儲變流器包括網側變流器、機側變流器、變流控制系統、儲能設備以及DC/DC變換器，所述網側變流器與機側變流器通過直流母線電容連接，所述DC/DC變換器與直流母線電容通過電源電纜連接，所述儲能設備與DC/DC變換器通過電源電纜連接。

2.根據權利要求1所述的基于風儲變流器的抗臺后備電源設備，其特征在于，所述儲能設備包括超級電容、IGBT模塊、儲能電感以及電池，所述超級電容與兩個IGBT模塊串聯，所述電池與儲能電感串聯后與其中一個IGBT模塊并聯。

3.根據權利要求2所述的基于風儲變流器的抗臺后備電源設備，其特征在于，還包括輔助變壓器，所述輔助變壓器通過電源電纜連接在變壓器與網側變流器之間。

4.根據權利要求3所述的基于風儲變流器的抗臺后備電源設備，其特征在于，所述塔基主控系統包括塔基主控控制系統以及F1開關，所述塔基控制系統與輔助變壓器通過電源電纜連接，所述F1開關設置在輔助變壓器與塔基主控控制系統之間的電源電纜上，所述塔基主控控制系統分別與環網柜、變流器以及機艙系統通過通訊電纜信號連接，所述機艙系統包括偏航系統、機艙主控系統、發電機以及傳動鏈。

5.一種基于風儲變流器的抗臺后備電源設備的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

獲取風機信息，判斷電網供電情況；

若電網供電正常，則風儲變流器根據需求開啟慣量響應與一次調頻功能；

若電網斷電，由塔基主控系統內UPS給機組PLC與變流器控制系統供電，塔基主控系統控制環網柜內的斷路器分閘，建立離網環境；

變流器控制系統控制DC/DC變換器與網側變流器進入離網輸出模式，對機艙主控系統與偏航系統供電，機艙主控系統根據風速風向控制偏航系統工作；

在網側變流器離網輸出模式下，塔基與機艙主控系統控制風電機組黑啟動，為超級電容與儲能電池續航充電。

6.根據權利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述若電網斷電由塔基主控系統內UPS給機組PLC與變流器控制系統供電塔基主控系統控制環網柜內的斷路器分閘建立離網環境：還包括當儲能系統離網放電，且系統荷電狀態低于充電閾值下限時，機組黑啟動為儲能系統續航充電。

7.根據權利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述機組黑啟動為儲能系統續航充電，包括如下步驟；

判斷儲能系統荷電狀態是否低于閾值；

在儲能系統荷電狀態低于閾值下限后，風輪在機艙主控系統與變槳系統的控制下加速至設定轉速；

機艙主控系統根據當前風速確認可發電功率并以儲能系統額定功率為限幅值，發送對應轉矩至風儲變流器；

風儲變流器啟動機側變流器，輸出對應有功功率，網側變流器工作于離網模式。

8.根據權利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述變流器控制系統控制DC/DC變換器與網側變流器進入離網輸出模式，還包括當機側變流器功率大于網側變流器輸出功率時，DC/DC變換器與儲能設備工作處于充電狀態；當機側變流器功率小于網側變流器輸出功率時，DC/DC變換器與儲能設備工作于放電狀態。

9.根據權利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述機組黑啟動為儲能系統續航充電，還包括，在臺風到達風電場風速達到預設值時黑啟動功能關閉。