專利名稱：風力發(fā)電用同步機無功補償方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風力發(fā)電用同步機無功補償方法及設(shè)備，屬于風力發(fā)電機領(lǐng)域。
二背景技術(shù)：
現(xiàn)在風力發(fā)電的低壓無功補償是采用分組投切電容器方式實現(xiàn)的。這種方法基本上可以 實現(xiàn)無功補償功能，但不能平滑和精確的補償發(fā)電機無功需求，而且在大量運行中也暴露出 很多問題。
(1) 當電容器分組數(shù)較小時，則單組容量大會造成很大的補償死區(qū)及沖擊電流。當分 組數(shù)較大時，設(shè)備成本太高且故障率上升。
(2) 在風速變化較大時，電容器投切太頻繁，易造成發(fā)電機和變壓器沖擊疲勞損傷， 電容器和投切開關(guān)損壞。
(3) 在無功功率快速波動時，因設(shè)備測量誤差、控制器抗干擾性能、電容器固有的充 放時間等原因經(jīng)常會造成投切滯后、補償超差，經(jīng)常導致補償設(shè)備過壓保護或風力發(fā)電機組 異常切出等故障。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能平滑和精確的補償風力發(fā)電機組無功需求的無功補償設(shè) 備，降低無功補償設(shè)備自身的故障率，同時提高風電設(shè)備的運行可靠性，延長其使用壽命。
技術(shù)解決方案本發(fā)明補償方法無功控制驅(qū)動器采樣發(fā)電機輸出電流和發(fā)電機組輸出電 壓，實時計算出發(fā)電機組的無功功率；無功控制驅(qū)動器在線實測并記錄同步機勵磁曲線；根 據(jù)同步機勵磁曲線和發(fā)電機的實時無功功率計算出補償所需的同步機勵磁電流，控制勵磁驅(qū) 動單元輸出到目標勵磁電流，實時驅(qū)動同步機的運行狀態(tài)，平滑精確的補償發(fā)電機無功功率。 本發(fā)明設(shè)備同步機上的定子繞組與發(fā)電機組上的電源繞組并聯(lián)，勵磁繞組與同步機上的 滑環(huán)連接，同步機上的滑環(huán)與無功控制驅(qū)動器輸出端連接。 滑環(huán)采用高耐磨封閉式滑環(huán)。
本發(fā)明為提高風力發(fā)電機組無功補償設(shè)備的運行可靠性和補償性能，經(jīng)過大量調(diào)研和實 驗，提出一種切實可行的新型無功功率方法，在補償設(shè)備成本基本相同的情況下，使用一臺 小功率同步機將同步機定子繞組與發(fā)電機的電源繞組并聯(lián)。因同步機在超前運行時可為系統(tǒng)提供容性功率，通過調(diào)節(jié)同歩機的實時勵磁電流可實現(xiàn)補償風力發(fā)電機組在發(fā)電狀態(tài)下因風 速變化導致無功功率的波動。無功控制驅(qū)動器通過實時采樣發(fā)電電源回路的電量參數(shù)，快速 計算出發(fā)電機的無功需求，并結(jié)合無功控制驅(qū)動器在線實測得到的同步機勵磁曲線，精確計 算出補償所需的同歩機勵磁電流，經(jīng)過雙模閉環(huán)控制算法，快速控制勵磁驅(qū)動單元輸出到所 需勵磁電流，實時控制同步機的超前運行狀態(tài)，平滑精確的補償發(fā)電機無功需求。由于運行 中同步機勵磁電流很小、且采用高耐磨封閉式滑環(huán)先進技術(shù)及一體化智能控制驅(qū)動器，顯著 提高了補償設(shè)備的性能，可降低補償設(shè)備故障率，降低風機設(shè)備故障率，增加風力發(fā)電機組 運行小時數(shù)，有很大的經(jīng)濟效益。
四

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
五具體實施例方式
同步機1上的定子繞組3側(cè)直接與發(fā)電機組2的電源繞組4并聯(lián)連接，勵磁繞組與同步 機1上的滑環(huán)5連接，無功控制驅(qū)動器6的輸出端與同步機1上的滑環(huán)5連接。無功控制驅(qū) 動器6通過采樣三相電流互感器的電流和直接采樣發(fā)電機組2的三相供電電源電壓既發(fā)電機 組2的輸出電壓，經(jīng)過無功控制驅(qū)動器6內(nèi)部DSP芯片實時計算發(fā)電機組2的無功功率；無 功控制驅(qū)動器6通過同步機1運轉(zhuǎn)過程中在線實測得到的同步機1勵磁曲線，根據(jù)同步機1 勵磁曲線和發(fā)電機組2的實時無功功率，DSP芯片精確的計算出補償所需的同步機1勵磁電 流，控制在無功控制驅(qū)動器6內(nèi)的IBGT模塊組成的AC-DC變換器快速勵磁驅(qū)動單元輸出 勵磁電流，實時驅(qū)動同步機1的運行狀態(tài)，平滑精確補償發(fā)電機2的無功功率。啟動時當發(fā) 電機組2轉(zhuǎn)速接近同步機1轉(zhuǎn)速時，控制同步機1轉(zhuǎn)子側(cè)接滅磁回路后，同步機1投入電源， 這時同步機1轉(zhuǎn)速上升致亞同步速運行。再經(jīng)過很小的無功檢測穩(wěn)定延時后，勵磁控制器投 入精確計算后的勵磁電流，使同步機l同步工作在設(shè)定的超前運行狀態(tài)。同步機l定子繞組 3提供與發(fā)電機組2需要的無功電流基本等值的容性電流。勵磁控制器采用先進的閉環(huán)算法 精確的動態(tài)跟蹤發(fā)電機組2無功需求并實時調(diào)節(jié)同步機1勵磁電流，平滑精確的補償發(fā)電機 無功功率。
權(quán)利要求
1、風力發(fā)電用同步機無功補償方法，其特征在于無功控制驅(qū)動器采樣發(fā)電機輸出電流和發(fā)電機組輸出電壓，實時計算出發(fā)電機組的無功功率；無功控制驅(qū)動器在線實測并記錄同步機勵磁曲線；根據(jù)同步機勵磁曲線和發(fā)電機的實時無功功率計算出補償所需的同步機勵磁電流，控制勵磁驅(qū)動單元輸出到目標勵磁電流，實時驅(qū)動同步機的運行狀態(tài)，平滑精確的補償發(fā)電機無功功率。
2、 風力發(fā)電用同步機無功補償設(shè)備，包括同步機(1)，其特征在于，同步機(1)上的 定子繞組(3)與發(fā)電機組(2)上的電源繞組(4)并聯(lián)，勵磁繞組與同步機(1)上的滑環(huán)(5)連接，同步機(1)上的滑環(huán)(5)與無功控制驅(qū)動器(6)輸出端連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的風力發(fā)電用同步機無功補償設(shè)備，其特征在于，滑環(huán)(5)采 用高耐磨封閉式滑環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風力發(fā)電用同步機無功補償方法及設(shè)備，屬于風力發(fā)電機領(lǐng)域。特點是無功控制驅(qū)動器采樣電流互感器輸出電流及發(fā)電機輸出電壓，計算出發(fā)電機的實時無功功率，無功控制驅(qū)動器在線實測同步機勵磁曲線，根據(jù)同步機勵磁曲線和發(fā)電機實時無功功率，計算出補償所需的同步機勵磁電流，控制勵磁驅(qū)動單元輸出到目標勵磁電流，改變同步機的運行狀態(tài)，使其平滑精確的補償發(fā)電機無功功率。由于補償運行中同步機勵磁電流很小、且采用高耐磨封閉式滑環(huán)先進技術(shù)及一體化智能控制驅(qū)動器，顯著提高了補償設(shè)備的性能，可降低補償設(shè)備故障率，降低風機整體設(shè)備故障率，增加風力發(fā)電機組運行小時數(shù)，有很大的經(jīng)濟效益。
文檔編號H02P9/00GK101447759SQ200810182370
公開日2009年6月3日 申請日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日
發(fā)明者程建邦 申請人:包頭市匯全稀土實業(yè)(集團)有限公司