專利名稱：風(fēng)電場無功補(bǔ)償聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的輔助設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種用于 風(fēng)電場輸出電力聯(lián)動(dòng)控制的風(fēng)電場無功補(bǔ)償聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升， 來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，大約是每秒三公尺的微風(fēng)速度(微 風(fēng)的程度)，便可以開始發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電沒有燃料問題，也不會(huì)產(chǎn)生輻射或空氣 污染，正成為大力開發(fā)的優(yōu)質(zhì)能源。
受自然條件的影響，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組無法實(shí)現(xiàn)全天候穩(wěn)定發(fā)電，由于風(fēng)電場 接入電網(wǎng)時(shí)的電壓較低，電壓維持能力也較弱，風(fēng)電場對(duì)它接入的電場的電壓 無功影響已經(jīng)成為限制風(fēng)力發(fā)電裝配的主要障礙。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型提供了一種能夠?qū)L(fēng)力發(fā)電引起的系統(tǒng)電壓變動(dòng)降至最低、擴(kuò) 大風(fēng)力發(fā)電比率，可實(shí)現(xiàn)連接點(diǎn)電壓調(diào)整和發(fā)電電壓調(diào)整的風(fēng)電場無功補(bǔ)償聯(lián) 動(dòng)控制系統(tǒng)，其能夠消除諧波電壓，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場內(nèi)的最優(yōu)化控制和風(fēng)電場的獨(dú) 立分散控制。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下
一種風(fēng)電場無功補(bǔ)償聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括分布設(shè)置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征 在于所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)分別連接設(shè)置有風(fēng)力發(fā)電變流裝置和無功補(bǔ)償控制器，所 述無功補(bǔ)償控制器通信連接數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)，風(fēng)力發(fā)電變流裝置通過變電站與電 力系統(tǒng)連接。
具體地講，所述多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)與一變電站并聯(lián)后接入一輸電線路，輸電 線路連接設(shè)置電力系統(tǒng)。
所述輸電線路的接入端設(shè)置一總無功補(bǔ)償控制器，該總無功補(bǔ)償控制器與數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)通信連接。
所述無功補(bǔ)償控制器包括開關(guān)模塊、控制器、電容器/電抗器模塊、電容器 和電抗器，所述開關(guān)模塊為選用可控硅/可控硅，可控硅/二級(jí)管的電子開關(guān)；所 述電抗器為薄硅鋼板鐵芯電抗器，所述電容器為金屬化聚丙烯薄膜電容器。
所述風(fēng)力發(fā)電變流裝置包括
定子并網(wǎng)開關(guān)，設(shè)置在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組定子電力輸送線路上；
主電路系統(tǒng)，該主電路系統(tǒng)與所述定子并網(wǎng)開關(guān)并聯(lián)設(shè)置；其包括整流模
塊、逆變模塊、輸入/輸出濾波器和有源電路。
風(fēng)力發(fā)電變流裝置中所述主電路的逆變模塊為雙向變流器，其包括發(fā)電機(jī) 組側(cè)變流器和電力系統(tǒng)側(cè)變流器，所述發(fā)電機(jī)組側(cè)變流器和電力系統(tǒng)側(cè)變流器 均由:-變流控制器控制連接。
所述有源電路由可控二極管整流橋和IGBT全控器件構(gòu)成；所述逸變模塊的
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組側(cè)設(shè)置輸入/輸出濾波器，另一側(cè)設(shè)置輸入濾波器。
該風(fēng)電場無功補(bǔ)償聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)可通過采用閉環(huán)檢測控制的無功補(bǔ)償控制 器計(jì)算變電站的內(nèi)部電壓進(jìn)行補(bǔ)償，防止電壓降落和閃變，兼具無功補(bǔ)償和諧 波調(diào)整的功能。同時(shí)該無功補(bǔ)償控制器使用快速傅立葉分解方式，分析每個(gè)波 周期內(nèi)各相電壓，采用掃描模式的快速電子開關(guān)投切，即保護(hù)了電容器，又可 配合其測定的最小、最大和平均功率因數(shù)模式，設(shè)定電容器的投切閥值，進(jìn)行 無功補(bǔ)償。
本實(shí)用新型可進(jìn)行最優(yōu)無功電力的自動(dòng)調(diào)整，無功補(bǔ)償控制器通過對(duì)風(fēng)速 變動(dòng)的檢測，進(jìn)行最優(yōu)無功電力控制相關(guān)指令計(jì)算，就近向風(fēng)力發(fā)電，幾組發(fā)出 最優(yōu)無功電力指令，將風(fēng)能最有效的轉(zhuǎn)化為電能。而總無功補(bǔ)償控制l器則對(duì)連 接的所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行總調(diào)控。即使一臺(tái)無功補(bǔ)償控制器出現(xiàn)異常，其它 無功補(bǔ)償控制器仍然可以進(jìn)行整體的監(jiān)視控制。數(shù)據(jù)監(jiān)視系統(tǒng)通過對(duì)整個(gè)系統(tǒng) 的監(jiān)視，由無功補(bǔ)償控制器控制由于發(fā)電電力變動(dòng)引起的接入電網(wǎng)系統(tǒng)的連接 點(diǎn)的電壓變動(dòng)。無功補(bǔ)償控制器還可根據(jù)系統(tǒng)發(fā)電站的要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電電力 的限制或降低發(fā)電電力的變動(dòng)。
其所采用的風(fēng)力發(fā)電變流裝置主要用于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁控制，是變速恒
頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵部件?？砂惭b于實(shí)際風(fēng)場的0. 85-3MW變速恒頻雙饋異步 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中。其通過對(duì)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)進(jìn)行勵(lì)磁，使得雙饋發(fā)電 機(jī)的定子側(cè)輸出與系統(tǒng)電網(wǎng)電壓頻率和相位都有相同的電壓和電流，并且可根據(jù)需要進(jìn)行有功和無功的獨(dú)立解耦控制。該風(fēng)力發(fā)電變流裝置可實(shí)現(xiàn)軟并網(wǎng)發(fā) 電，減小雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)沖擊電流對(duì)電機(jī)和電網(wǎng)造成的不利影響。
本實(shí)用新型的有益效果在于，該風(fēng)電場無功補(bǔ)償聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)能夠?qū)L(fēng)力 發(fā)電引起的系統(tǒng)電壓變動(dòng)降至最低、擴(kuò)大風(fēng)力發(fā)電比率，可實(shí)現(xiàn)連接點(diǎn)電壓調(diào) 整和發(fā)電電壓調(diào)整，其能夠消除諧波電壓，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場內(nèi)的最優(yōu)化控制和風(fēng)電 場的獨(dú)立分散控制。
圖1是本發(fā)明具體實(shí)時(shí)方式的組成框架示意圖。
圖2是圖1中風(fēng)力發(fā)電變流裝置的組成框架示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，該風(fēng)電場無功補(bǔ)償聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)中，多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)10分別 連接設(shè)置有風(fēng)力發(fā)電變流裝置20和協(xié)調(diào)控制器30，協(xié)調(diào)控制器30通信連接數(shù) 據(jù)控制系統(tǒng)60，風(fēng)力發(fā)電變流裝置20通過變電站40與電力系統(tǒng)連接。多個(gè)風(fēng) 力發(fā)電機(jī)與一變電站并聯(lián)后接入一輸電線路50，輸電線路連接設(shè)置電力系統(tǒng)70。 輸電線路50的接入端設(shè)置一總無功補(bǔ)償控制器80，該總無功補(bǔ)償控制器80與 數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)通信連接。由此可形成多組風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)一并接入電力輸送線 路的結(jié)構(gòu)。該無功補(bǔ)償控制器包括開關(guān)模塊、控制器、電容器/電抗器模塊、電 容器和電抗器，開關(guān)模塊為選用可控硅/可控硅，可控硅/二級(jí)管的電子開關(guān)；所 述電抗器為薄硅鋼板鐵芯電抗器，所述電容器為金屬化聚丙烯薄膜電容器。
如圖2所示，該風(fēng)力發(fā)電變流裝置包括定子并網(wǎng)開關(guān)26，設(shè)置布風(fēng)力發(fā)電 機(jī)組定子ll的電力輸送線路上；主電路系統(tǒng)，該主電路系統(tǒng)與所述定子并網(wǎng)開 關(guān)26并聯(lián)設(shè)置；其包括整流模塊、逆變模塊、輸入/輸出濾波器和有源電路。 主電路的逆變模塊23為雙向變流器，其包括發(fā)電機(jī)組側(cè)變流器231和電力系統(tǒng) 側(cè)變流器232，發(fā)電機(jī)組側(cè)變流器和電力系統(tǒng)側(cè)變流器均由一變流控制器233控 制連接。有源電路21由可控二極管整流橋和IGBT全控器件構(gòu)成；逆變模塊的 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組側(cè)設(shè)置輸入/輸出濾波器24，另一側(cè)設(shè)置輸入濾波器25。
權(quán)利要求1.一種風(fēng)電場無功補(bǔ)償聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括分布設(shè)置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)分別連接設(shè)置有風(fēng)力發(fā)電變流裝置和無功補(bǔ)償控制器，所述無功補(bǔ)償控制器通信連接數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)，風(fēng)力發(fā)電變流裝置通過變電站與電力系統(tǒng)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的風(fēng)電場無功補(bǔ)償聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述 多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)與一變電站并聯(lián)后接入一輸電線路，輸電線路連接設(shè)置電力系統(tǒng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)電場無功補(bǔ)償聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述 輸電線路的接入端設(shè)置一總無功補(bǔ)償控制器，該總無功補(bǔ)償控制器與數(shù)據(jù)控制 系統(tǒng)通信連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場無功補(bǔ)償聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征，在于所述 無功補(bǔ)償控制器包括開關(guān)模塊、控制器、電容器/電抗器模塊、電容器i電抗器， 所述開關(guān)模塊為選用可控硅/可控硅，可控硅/二級(jí)管的電子開關(guān)；所述電抗器為 薄硅鋼板鐵芯電抗器，所述電容器為金屬化聚丙烯薄膜電容器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場無功補(bǔ)償聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述 風(fēng)力發(fā)電變流裝置包括定子并網(wǎng)開關(guān)，設(shè)置在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組定子電力輸送線路上； 主電路系統(tǒng)，該主電路系統(tǒng)與所述定子并網(wǎng)開關(guān)并聯(lián)設(shè)置；其包括整流模 塊、逆變模塊、輸入/輸出濾波器和有源電路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)電場無功補(bǔ)償聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于風(fēng)力 發(fā)電變流裝置中所述主電路的逆變模塊為雙向變流器，其包括發(fā)電機(jī)*組側(cè)變流 器和電力系統(tǒng)側(cè)變流器，所述發(fā)電機(jī)組側(cè)變流器和電力系統(tǒng)側(cè)變流器均由一變 流控制器控制連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)電場無功補(bǔ)償聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述 有源電路由可控二極管整流橋和IGBT全控器件構(gòu)成；所述逆變模塊的風(fēng)力發(fā)電 機(jī)組側(cè)設(shè)置輸入/輸出濾波器，另一側(cè)設(shè)置輸入濾波器。
專利摘要一種風(fēng)電場無功補(bǔ)償聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括分布設(shè)置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)分別連接設(shè)置有風(fēng)力發(fā)電變流裝置和無功補(bǔ)償控制器，所述無功補(bǔ)償控制器通信連接數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)，風(fēng)力發(fā)電變流裝置通過變電站與電力系統(tǒng)連接。該風(fēng)電場無功補(bǔ)償聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)能夠?qū)L(fēng)力發(fā)電引起的系統(tǒng)電壓變動(dòng)降至最低、擴(kuò)大風(fēng)力發(fā)電比率，可實(shí)現(xiàn)連接點(diǎn)電壓調(diào)整和發(fā)電電壓調(diào)整，其能夠消除諧波電壓，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場內(nèi)的最優(yōu)化控制和風(fēng)電場的獨(dú)立分散控制。
文檔編號(hào)H02J3/18GK201332278SQ20092000421
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日
發(fā)明者鄭京生 申請(qǐng)人:北京華電潤澤環(huán)保有限公司