風力發(fā)電控制裝置及風力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種風力發(fā)電控制裝置及風力發(fā)電系統(tǒng)，該風力發(fā)電控制裝置，包括：變換器單元，包括機側(cè)變換器、直流母線電容和網(wǎng)側(cè)變換器，機側(cè)變換器的交流側(cè)耦接于風機的轉(zhuǎn)子側(cè)，機側(cè)變換器的直流側(cè)耦接于直流母線電容，網(wǎng)側(cè)變換器的直流側(cè)耦接于直流母線電容，網(wǎng)側(cè)變換器的交流側(cè)耦接至電網(wǎng)；控制單元，用于根據(jù)一控制信號控制切換單元在雙饋發(fā)電運行模式與全功率運行模式之間切換；以及切換單元，包括模式切換開關(guān)和并網(wǎng)開關(guān)，其中：模式切換開關(guān)的第一端耦接于風機的定子側(cè)以及并網(wǎng)開關(guān)的第一端，模式切換開關(guān)的第二端短接；并網(wǎng)開關(guān)的第一端耦接于風機的定子側(cè)，并網(wǎng)開關(guān)的第二端耦接至電網(wǎng)。
【專利說明】風力發(fā)電控制裝置及風力發(fā)電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種風力發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種適于不同風速環(huán)境下的風力發(fā) 電控制裝置及風力發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，目前的兆瓦級風力發(fā)電系統(tǒng)中主要包括兩種風力發(fā)電機組，S卩，全功率 風力發(fā)電機組和雙饋風力發(fā)電機組。換言之，當前的一種風力發(fā)電機組采用雙饋風力發(fā)電 運行模式，而另一種風力發(fā)電機組采用全功率運行模式。一般來說，全功率風力發(fā)電機組主 要由全功率變換器和全功率發(fā)電機（如，永磁同步發(fā)電機、電勵磁發(fā)電機、感應(yīng)發(fā)電機）組 成，其發(fā)電運行范圍寬，切入風速低，發(fā)電效率高，對電網(wǎng)的適應(yīng)性好。然而，全功率風力發(fā) 電機和全功率變換器價格昂貴。雙饋風力發(fā)電機組主要由雙饋感應(yīng)發(fā)電機和雙饋變換器組 成，其相對于全功率機組價格便宜，但在低風速下的發(fā)電效率較低。此外，雙饋式風力發(fā)電 機組采用的雙饋電機本身在低轉(zhuǎn)速下的損耗較大，并且由于變換器所使用的晶體管的工作 電壓限制，雙饋風機存在運行轉(zhuǎn)速的下限，在低風速區(qū)域不能維持最佳尖速比運行，發(fā)電運 行范圍窄。 實用新型內(nèi)容
[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型的目的之一在于提供一種能夠在低風速和 高風速模式下切換的風力發(fā)電控制裝置。
[0004] 本實用新型的另一目的在于提供一種適用于低風速和高風速環(huán)境的風力發(fā)電系 統(tǒng)。
[0005] 本實用新型的風力發(fā)電控制裝置，耦接于風機和電網(wǎng)之間，包括：
[0006] 變換器單元，包括機側(cè)變換器、直流母線電容和網(wǎng)側(cè)變換器，所述機側(cè)變換器的 交流側(cè)耦接于所述風機的轉(zhuǎn)子側(cè)，所述機側(cè)變換器的直流側(cè)耦接于所述直流母線電容，所 述網(wǎng)側(cè)變換器的直流側(cè)耦接于所述直流母線電容，所述網(wǎng)側(cè)變換器的交流側(cè)耦接至所述電 網(wǎng)；
[0007] 控制單元，用于根據(jù)一控制信號控制所述切換單元在所述雙饋發(fā)電運行模式與所 述全功率運行模式之間切換；以及
[0008] 切換單元，用于當風速滿足切換條件時，所述風力發(fā)電控制裝置在雙饋發(fā)電運行 模式與全功率運行模式之間切換；
[0009] 所述切換單元包括模式切換開關(guān)和并網(wǎng)開關(guān)，其中：
[0010] 所述模式切換開關(guān)的第一端耦接于所述風機的定子側(cè)以及所述并網(wǎng)開關(guān)的第一 端，所述模式切換開關(guān)的第二端短接；
[0011] 所述并網(wǎng)開關(guān)的第一端耦接于所述風機的定子側(cè)，所述并網(wǎng)開關(guān)的第二端耦接至 所述電網(wǎng)。
[0012] 在其中的一實施例，所述風力發(fā)電控制裝置還包括網(wǎng)側(cè)開關(guān)和入網(wǎng)開關(guān)，其中：
[0013] 所述網(wǎng)側(cè)開關(guān)的第一端耦接于所述網(wǎng)側(cè)變換器，所述網(wǎng)側(cè)開關(guān)的第二端與所述并 網(wǎng)開關(guān)的第二端耦接并形成一公共節(jié)點；
[0014] 所述入網(wǎng)開關(guān)設(shè)置在所述公共節(jié)點與所述電網(wǎng)之間。
[0015] 在其中的一實施例，當所述風力發(fā)電控制裝置切換為全功率運行模式時，所述并 網(wǎng)開關(guān)斷開，所述模式切換開關(guān)、所述網(wǎng)側(cè)開關(guān)和所述入網(wǎng)開關(guān)閉合；當所述風力發(fā)電控制 裝置切換為雙饋發(fā)電運行模式時，所述模式切換開關(guān)斷開，所述并網(wǎng)開關(guān)、所述網(wǎng)側(cè)開關(guān)和 所述入網(wǎng)開關(guān)閉合。
[0016] 在其中的一實施例，所述控制單元包括：
[0017] 接收模塊，用于接收風速數(shù)據(jù)；
[0018] 比較模塊，用于將接收到的所述風速數(shù)據(jù)與一預(yù)定風速數(shù)據(jù)相比較生成一比較結(jié) 果；
[0019] 產(chǎn)生模塊，用于根據(jù)所述比較結(jié)果產(chǎn)生所述控制信號。
[0020] 在其中的一實施例，所述控制單元包括：
[0021] 接收模塊，用于接收切換指令；
[0022] 產(chǎn)生模塊，用于根據(jù)所述切換指令產(chǎn)生所述控制信號。
[0023] 在其中的一實施例，當處于所述全功率運行模式時，所述風機的轉(zhuǎn)子側(cè)、所述變換 器單元與所述電網(wǎng)間形成第三輸電路徑；當處于所述雙饋發(fā)電運行模式時，所述風機的定 子側(cè)與所述電網(wǎng)間形成第一輸電路徑，所述風機的轉(zhuǎn)子側(cè)、所述變換器單元與所述電網(wǎng)間 形成第二輸電路徑。
[0024] 在其中的一實施例，所述模式切換開關(guān)和所述并網(wǎng)開關(guān)為電子開關(guān)、機械開關(guān)或 電子開關(guān)與機械開關(guān)形成的組合開關(guān)。
[0025] 在其中的一實施例，所述風力發(fā)電控制裝置還包括能量平衡單元，用于所述電網(wǎng) 發(fā)生短路故障時保持所述風力發(fā)電系統(tǒng)能量平衡，以實現(xiàn)在預(yù)定時間內(nèi)保持并網(wǎng)，并同時 發(fā)出無功電流。
[0026] 在其中的一實施例，所述能量平衡單元為直流斬波器，耦接于所述直流母線電容 的第一端和第二端。
[0027] 在其中的一實施例，在所述雙饋發(fā)電運行模式下發(fā)生電網(wǎng)短路故障時，所述網(wǎng)側(cè) 變換器穩(wěn)定母線電壓，所述機側(cè)變換器根據(jù)電壓跌落深度自風機的所述定子側(cè)發(fā)感性無功 電流，所述直流斬波器根據(jù)直流母線電壓的大小進行開通或關(guān)斷以維持機側(cè)變換器與網(wǎng)側(cè) 變換器的能量平衡。
[0028] 在其中的一實施例，在所述全功率運行模式下發(fā)生電網(wǎng)短路故障時，所述網(wǎng)側(cè)變 換器穩(wěn)定母線電壓并根據(jù)電壓跌落深度發(fā)感性無功電流，以對電網(wǎng)電壓提供支撐，所述直 流斬波器根據(jù)直流母線電壓的大小進行開通或關(guān)斷以維持機側(cè)變換器與網(wǎng)側(cè)變換器的能 量平衡。
[0029] 本實用新型的風力發(fā)電系統(tǒng)，耦接于電網(wǎng)，包括：
[0030] 風機；以及
[0031] 風力發(fā)電控制裝置，耦接于所述風機和所述電網(wǎng)之間，用于控制所述風力發(fā)電系 統(tǒng)與所述電網(wǎng)之間的功率流向，
[0032] 其中，所述風力發(fā)電控制裝置為如權(quán)利要求1所述的風力發(fā)電控制裝置。
[0033] 在其中的一實施例，所述風力發(fā)電控制裝置還包括網(wǎng)側(cè)開關(guān)和入網(wǎng)開關(guān)，其中：
[0034] 所述網(wǎng)側(cè)開關(guān)的第一端耦接于所述網(wǎng)側(cè)變換器，所述網(wǎng)側(cè)開關(guān)的第二端與所述并 網(wǎng)開關(guān)的第二端耦接并形成一公共節(jié)點；
[0035] 所述入網(wǎng)開關(guān)設(shè)置在所述公共節(jié)點與所述電網(wǎng)之間。
[0036] 在其中的一實施例，當所述風力發(fā)電控制裝置切換為全功率運行模式時，所述并 網(wǎng)開關(guān)斷開，所述模式切換開關(guān)、所述網(wǎng)側(cè)開關(guān)和所述入網(wǎng)開關(guān)閉合；當所述風力發(fā)電控制 裝置切換為雙饋發(fā)電運行模式時，所述模式切換開關(guān)斷開，所述并網(wǎng)開關(guān)、所述網(wǎng)側(cè)開關(guān)和 所述入網(wǎng)開關(guān)閉合。
[0037] 在其中的一實施例，所述模式切換開關(guān)和所述并網(wǎng)開關(guān)為電子開關(guān)、機械開關(guān)或 電子開關(guān)與機械開關(guān)形成的組合開關(guān)。
[0038] 在其中的一實施例，所述風力發(fā)電控制裝置還包括能量平衡單元，用于所述電網(wǎng) 發(fā)生短路故障時保持所述風力發(fā)電系統(tǒng)能量平衡，以實現(xiàn)在預(yù)定時間內(nèi)保持并網(wǎng)，并同時 發(fā)出無功電流。
[0039] 在其中的一實施例，所述能量平衡單元為直流斬波器，耦接于所述直流母線電容 的第一端和第二端。
[0040] 在其中的一實施例，在所述雙饋發(fā)電運行模式下發(fā)生電網(wǎng)短路故障時，所述網(wǎng)側(cè) 變換器穩(wěn)定母線電壓，所述機側(cè)變換器根據(jù)電壓跌落深度自風機的所述定子側(cè)發(fā)感性無功 電流，所述直流斬波器根據(jù)直流母線電壓的大小進行開通或關(guān)斷以維持機側(cè)變換器與網(wǎng)側(cè) 變換器的能量平衡。
[0041] 在其中的一實施例，在所述全功率運行模式下發(fā)生電網(wǎng)短路故障時，所述網(wǎng)側(cè)變 換器穩(wěn)定母線電壓并根據(jù)電壓跌落深度發(fā)感性無功電流，以對電網(wǎng)電壓提供支撐，所述直 流斬波器根據(jù)直流母線電壓的大小進行開通或關(guān)斷以維持機側(cè)變換器與網(wǎng)側(cè)變換器的能 量平衡。
[0042] 本實用新型在切換單元的控制下可以使風機在低風速運行模式和中高風速運行 模式下工作，既具有雙饋機組價格低廉的優(yōu)點，同時可以實現(xiàn)雙饋機組的低風速條件下的 全功率運行模式，從而有效地提高了雙饋機組在低風速下的發(fā)電效率，解決了發(fā)電運行范 圍窄的缺點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0043] 圖1為本實用新型一實施例的風力發(fā)電控制裝置的示意圖；
[0044] 圖2a、2b為本實用新型一實施例的風力發(fā)電控制裝置中控制單元的結(jié)構(gòu)示意框 圖；
[0045] 圖3a為本實用新型的風力發(fā)電控制裝置處于低風速運行模式的示意圖；
[0046] 圖3b為本實用新型的風力發(fā)電控制裝置處于中高風速運行模式的示意圖；
[0047] 圖4為本實用新型一實施例采用雙向電子開關(guān)的風機發(fā)電系統(tǒng)示意圖；
[0048] 圖5為圖4中幾類雙向電子開關(guān)的不意圖；
[0049] 圖6為本實用新型一實施例采用組合開關(guān)的風機發(fā)電系統(tǒng)示意圖；
[0050] 圖7為本實用新型的風力發(fā)電系統(tǒng)與現(xiàn)有雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的各風速段下風機 的運行功率曲線示意圖；
[0051] 圖8為本實用新型一實施例的具備FRT功能的風力發(fā)電控制裝置示意圖；
[0052] 圖9為圖8中風力發(fā)電控制裝置的幾類直流斬波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0053] 為使本領(lǐng)域技術(shù)人員能更進一步了解本實用新型以下列舉本實用新型的較佳實 施例，并配合所附附圖，詳細說明本實用新型的構(gòu)成內(nèi)容。為了方便說明，本實用新型的各 附圖僅為示意以更容易了解本實用新型，其詳細的比例可依照設(shè)計的需求進行調(diào)整。
[0054] 如圖1所示，本實用新型的風力發(fā)電控制裝置1，耦接于雙饋風力發(fā)電機2和電網(wǎng) 3之間，包括：
[0055] 變換器單元11，包括機側(cè)變換器111、直流母線電容C1和網(wǎng)側(cè)變換器112,機側(cè)變 換器111的交流側(cè)耦接于風機2的轉(zhuǎn)子側(cè)，機側(cè)變換器111的直流側(cè)耦接于直流母線電容 C1，網(wǎng)側(cè)變換器112的直流側(cè)耦接于直流母線電容C1，網(wǎng)側(cè)變換器112的交流側(cè)耦接至電網(wǎng) 3 ；
[0056] 切換單元12,用于當風速滿足切換條件時，所述風力發(fā)電控制裝置1在雙饋發(fā)電 運行模式與全功率運行模式之間切換；以及
[0057] 控制單元13,用于根據(jù)一控制信號控制所述切換單元12在所述雙饋發(fā)電運行模 式與所述全功率運行模式之間切換；
[0058] 切換單元12的工作模式切換動作可以由控制單元13進行控制?？刂茊卧?3根據(jù) 一控制信號控制切換單元12在所述全功率運行模式和所述雙饋發(fā)電運行模式間切換。其 中，控制信號可以直接為來自雙饋發(fā)電機2的控制器（圖中未示出）的切換指令，也可以是 根據(jù)風速數(shù)據(jù)與預(yù)定風速數(shù)據(jù)的比較結(jié)果進行控制。
[0059] 所述切換單元12包括模式切換開關(guān)S4和并網(wǎng)開關(guān)S2,其中：
[0060] 所述模式切換開關(guān)S4的第一端耦接于所述風機2的定子側(cè)以及所述并網(wǎng)開關(guān)S2 的第一端，所述模式切換開關(guān)S4的第二端短接；
[0061] 所述并網(wǎng)開關(guān)S2的第一端耦接于所述風機2的定子側(cè)，所述并網(wǎng)開關(guān)S2的第二 端耦接至所述電網(wǎng)3。
[0062] 本實施例中于低風速模式時僅由轉(zhuǎn)子側(cè)向電網(wǎng)3供電，短路了雙饋發(fā)電機2的定 子部分。此時雙饋發(fā)電機2變成了感應(yīng)發(fā)電機（IG)，變換器單元11工作在全功率變流器模 式。系統(tǒng)工作情況類似于全功率發(fā)電機組。功率流向從變換器單元11流向電網(wǎng)3。變換器 單元11處理全部的發(fā)電機輸出功率，提高了低風速運行時的工作效率。
[0063] 由于控制信號的不同，控制單元13的組成結(jié)構(gòu)可選擇地有以下兩種組成形式。如 圖2a所示，在一實施例中控制單元13包括：
[0064] 接收模塊130,用于接收風速數(shù)據(jù)；其中，風速數(shù)據(jù)可以是由雙饋發(fā)電機2的控制 器（圖中未示出）傳送，可選擇地也可以由風速傳感器（圖中未示出）直接傳送。
[0065] 比較模塊132,用于將接收到的所述風速數(shù)據(jù)與一預(yù)定風速數(shù)據(jù)相比較生成一比 較結(jié)果；預(yù)定風速數(shù)據(jù)為預(yù)先存儲在控制單元13或存儲單元（圖中未示出）的風速數(shù)據(jù)， 其是根據(jù)當?shù)氐娘L速環(huán)境統(tǒng)計所得，可以選擇大于傳統(tǒng)雙饋發(fā)電機組的切入轉(zhuǎn)速，避免切 入風速選擇過低，導致兩種模式的頻繁動作。比較模塊132根據(jù)接收到的風速數(shù)據(jù)與一預(yù) 定風速數(shù)據(jù)相比較得到當前風速滿足第一條件（低風速條件），即當前接收到的所述風速 數(shù)據(jù)小于預(yù)定風速數(shù)據(jù)，或滿足第二條件（中高速條件），即當前接收到的所述風速數(shù)據(jù)大 于等于預(yù)定風速數(shù)據(jù)，并將比較結(jié)果發(fā)送至產(chǎn)生模塊134。
[0066] 產(chǎn)生模塊134,用于根據(jù)所述比較結(jié)果產(chǎn)生切換至所述全功率運行模式或所述雙 饋發(fā)電運行模式的所述控制信號。
[0067] 如圖2b所示，在另一實施例中控制單元13包括：
[0068] 接收模塊131，用于接收切換指令；其中，切換指令是由雙饋發(fā)電機2的控制器發(fā) 送，切換指令為切換至全功率運行模式，或切換至雙饋發(fā)電運行模式。
[0069] 產(chǎn)生模塊133,用于根據(jù)所述切換指令產(chǎn)生切換至所述全功率運行模式或所述雙 饋發(fā)電運行模式的所述控制信號。
[0070] 本實施與上述實施例中的控制單元結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別在于：本實施例中控制單元 13的接收模塊131直接接收雙饋發(fā)電機2的控制器的切換指令，風速達到第一條件或第二 條件由雙饋發(fā)電機2的控制器進行比較判斷，并發(fā)送相應(yīng)的切換指令，控制單元13僅根據(jù) 切換指令直接切換至全功率運行模式或雙饋發(fā)電運行模式，不進行風速條件的比較判斷操 作，在一定程度上簡化了控制單元13,甚至可以省略控制單元，僅根據(jù)外部的控制信號來 控制切換單元動作。
[0071] 此外，風力發(fā)電控制裝置1還包括網(wǎng)側(cè)開關(guān)S3和入網(wǎng)開關(guān)S1，其中：
[0072] 所述網(wǎng)側(cè)開關(guān)S3的第一端耦接于所述網(wǎng)側(cè)變換器112,所述網(wǎng)側(cè)開關(guān)S3的第二端 與所述并網(wǎng)開關(guān)S2的第二端耦接并形成一公共節(jié)點；
[0073] 所述入網(wǎng)開關(guān)S1設(shè)置在所述公共節(jié)點與所述電網(wǎng)3之間。
[0074] 如圖3a所示，是本實用新型的全功率運行模式，即低風速運行模式的各開關(guān)狀態(tài) 的示意圖。在此模式下，入網(wǎng)開關(guān)S1、網(wǎng)側(cè)開關(guān)S3、模式切換開關(guān)S4導通（Turn On)，并網(wǎng) 開關(guān)S2關(guān)斷（Turn off)，通過模式切換開關(guān)S4開關(guān)的閉合，短路了雙饋發(fā)電機2的定子 部分。此時雙饋發(fā)電機2變成了感應(yīng)發(fā)電機（IG)，變換器單元11工作在全功率變流器模 式。系統(tǒng)工作情況類似與全功率發(fā)電機組。網(wǎng)側(cè)變換器112穩(wěn)定母線電壓，調(diào)節(jié)入網(wǎng)電流 波形，機側(cè)變換器111承擔輸出功率的調(diào)節(jié)作用，功率流向從轉(zhuǎn)子側(cè)流經(jīng)機側(cè)變換器111 和網(wǎng)側(cè)變換器112流向電網(wǎng)3。機側(cè)變換器111和網(wǎng)側(cè)變換器112處理全部的發(fā)電機輸出 功率。
[0075] 如圖3b所示，是本實用新型的雙饋發(fā)電運行模式，即中高風速運行模式的各開關(guān) 狀態(tài)的示意圖。在此模式下，模式切換開關(guān)S4關(guān)斷（Turn off),入網(wǎng)開關(guān)S1、并網(wǎng)開關(guān) S2、網(wǎng)側(cè)開關(guān)S3導通（Turn on),系統(tǒng)工作情況與傳統(tǒng)的雙饋風力發(fā)電機組相一致。網(wǎng)側(cè)變 換器112維持直流母線電壓恒定，機側(cè)變換器111根據(jù)轉(zhuǎn)速和功率控制轉(zhuǎn)子繞組的勵磁磁 場旋轉(zhuǎn)方向以及大小，實現(xiàn)風機的變速恒頻工作。功率流向是雙饋發(fā)電機2的定子側(cè)向電 網(wǎng)3發(fā)出功率，網(wǎng)側(cè)變換器112和機側(cè)變換器111根據(jù)風機轉(zhuǎn)速的變化，能量雙向流動。 當雙饋發(fā)電機2轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速時，網(wǎng)側(cè)變換器112和機側(cè)變換器111向電網(wǎng)3方向發(fā) 出能量，當雙饋發(fā)電機2轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速時，網(wǎng)側(cè)變換器112和機側(cè)變換器111從電網(wǎng) 3方向吸收能量。
[0076] 如下表1所示，表示了兩種工作模式S1-S4開關(guān)的切換邏輯狀態(tài)。通常開關(guān)可以 采用機械開關(guān)，如接觸器（contactor)，斷路器（Breaker)等。機械開關(guān)在切換過程中需要 較長的分斷，開通時間（20mS-200ms)，為了減少開關(guān)時間，可以采用雙向電子開關(guān)代替機械 開關(guān)。圖4為并網(wǎng)開關(guān)S2、模式切換開關(guān)S4采用雙向晶閘管（SCR)電子開關(guān)的示意圖，切 換時間可以減少到20ms以內(nèi)。圖5為可選擇地幾種雙向電子開關(guān)（a)、（b)、（c)的示意圖， 但雙向電子開關(guān)的種類并不以此為限。
[0077] 表 1
[0078]
【權(quán)利要求】
1. 一種風力發(fā)電控制裝置，耦接于風機和電網(wǎng)之間，其特征在于，包括： 變換器單元，包括機側(cè)變換器、直流母線電容和網(wǎng)側(cè)變換器，所述機側(cè)變換器的交流側(cè) 耦接于所述風機的轉(zhuǎn)子側(cè)，所述機側(cè)變換器的直流側(cè)耦接于所述直流母線電容，所述網(wǎng)側(cè) 變換器的直流側(cè)耦接于所述直流母線電容，所述網(wǎng)側(cè)變換器的交流側(cè)耦接至所述電網(wǎng)； 控制單元，用于根據(jù)一控制信號控制所述切換單元在所述雙饋發(fā)電運行模式與所述全 功率運行模式之間切換；以及 切換單元，用于當風速滿足切換條件時，所述風力發(fā)電控制裝置在雙饋發(fā)電運行模式 與全功率運行模式之間切換； 所述切換單元包括模式切換開關(guān)和并網(wǎng)開關(guān)，其中： 所述模式切換開關(guān)的第一端耦接于所述風機的定子側(cè)以及所述并網(wǎng)開關(guān)的第一端，所 述模式切換開關(guān)的第二端短接； 所述并網(wǎng)開關(guān)的第一端耦接于所述風機的定子側(cè)，所述并網(wǎng)開關(guān)的第二端耦接至所述 電網(wǎng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的風力發(fā)電控制裝置，其特征在于，所述風力發(fā)電控制裝置還包 括網(wǎng)側(cè)開關(guān)和入網(wǎng)開關(guān)，其中： 所述網(wǎng)側(cè)開關(guān)的第一端耦接于所述網(wǎng)側(cè)變換器，所述網(wǎng)側(cè)開關(guān)的第二端與所述并網(wǎng)開 關(guān)的第二端耦接并形成一公共節(jié)點； 所述入網(wǎng)開關(guān)設(shè)置在所述公共節(jié)點與所述電網(wǎng)之間。
3. 如權(quán)利要求2所述的風力發(fā)電控制裝置，其特征在于，當所述風力發(fā)電控制裝置切 換為全功率運行模式時，所述并網(wǎng)開關(guān)斷開，所述模式切換開關(guān)、所述網(wǎng)側(cè)開關(guān)和所述入網(wǎng) 開關(guān)閉合；當所述風力發(fā)電控制裝置切換為雙饋發(fā)電運行模式時，所述模式切換開關(guān)斷開， 所述并網(wǎng)開關(guān)、所述網(wǎng)側(cè)開關(guān)和所述入網(wǎng)開關(guān)閉合。
4. 如權(quán)利要求1所述的風力發(fā)電控制裝置，其特征在于，所述控制單元包括： 接收模塊，用于接收風速數(shù)據(jù)； 比較模塊，用于將接收到的所述風速數(shù)據(jù)與一預(yù)定風速數(shù)據(jù)相比較生成一比較結(jié)果； 產(chǎn)生模塊，用于根據(jù)所述比較結(jié)果產(chǎn)生所述控制信號。
5. 如權(quán)利要求1所述的風力發(fā)電控制裝置，其特征在于，所述控制單元包括： 接收模塊，用于接收切換指令； 產(chǎn)生模塊，用于根據(jù)所述切換指令產(chǎn)生所述控制信號。
6. 如權(quán)利要求1所述的風力發(fā)電控制裝置，其特征在于，當處于所述全功率運行模式 時，所述風機的轉(zhuǎn)子側(cè)、所述變換器單元與所述電網(wǎng)間形成第三輸電路徑；當處于所述雙饋 發(fā)電運行模式時，所述風機的定子側(cè)與所述電網(wǎng)間形成第一輸電路徑，所述風機的轉(zhuǎn)子側(cè)、 所述變換器單元與所述電網(wǎng)間形成第二輸電路徑。
7. 如權(quán)利要求1所述的風力發(fā)電控制裝置，其特征在于，所述模式切換開關(guān)和所述并 網(wǎng)開關(guān)為電子開關(guān)、機械開關(guān)或電子開關(guān)與機械開關(guān)形成的組合開關(guān)。
8. 如權(quán)利要求1所述的風力發(fā)電控制裝置，其特征在于，所述風力發(fā)電控制裝置還包 括能量平衡單元，用于所述電網(wǎng)發(fā)生短路故障時保持所述風力發(fā)電系統(tǒng)能量平衡，以實現(xiàn) 在預(yù)定時間內(nèi)保持并網(wǎng)，并同時發(fā)出無功電流。
9. 如權(quán)利要求8所述的風力發(fā)電控制裝置，其特征在于，所述能量平衡單元為直流斬 波器，耦接于所述直流母線電容的第一端和第二端。
10. 如權(quán)利要求9所述的風力發(fā)電控制裝置，其特征在于，在所述雙饋發(fā)電運行模式下 發(fā)生電網(wǎng)短路故障時，所述網(wǎng)側(cè)變換器穩(wěn)定母線電壓，所述機側(cè)變換器根據(jù)電壓跌落深度 自風機的所述定子側(cè)發(fā)感性無功電流，所述直流斬波器根據(jù)直流母線電壓的大小進行開通 或關(guān)斷以維持機側(cè)變換器與網(wǎng)側(cè)變換器的能量平衡。
11. 如權(quán)利要求9所述的風力發(fā)電控制裝置，其特征在于，在所述全功率運行模式下發(fā) 生電網(wǎng)短路故障時，所述網(wǎng)側(cè)變換器穩(wěn)定母線電壓并根據(jù)電壓跌落深度發(fā)感性無功電流， 以對電網(wǎng)電壓提供支撐，所述直流斬波器根據(jù)直流母線電壓的大小進行開通或關(guān)斷以維持 機側(cè)變換器與網(wǎng)側(cè)變換器的能量平衡。
12. -種風力發(fā)電系統(tǒng)，耦接于電網(wǎng)，其特征在于，包括： 風機；以及 風力發(fā)電控制裝置，耦接于所述風機和所述電網(wǎng)之間，用于控制所述風力發(fā)電系統(tǒng)與 所述電網(wǎng)之間的功率流向， 其中，所述風力發(fā)電控制裝置為如權(quán)利要求1所述的風力發(fā)電控制裝置。
13. 如權(quán)利要求12所述的風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述風力發(fā)電控制裝置還包括 網(wǎng)側(cè)開關(guān)和入網(wǎng)開關(guān)，其中： 所述網(wǎng)側(cè)開關(guān)的第一端耦接于所述網(wǎng)側(cè)變換器，所述網(wǎng)側(cè)開關(guān)的第二端與所述并網(wǎng)開 關(guān)的第二端耦接并形成一公共節(jié)點； 所述入網(wǎng)開關(guān)設(shè)置在所述公共節(jié)點與所述電網(wǎng)之間。
14. 如權(quán)利要求13所述的風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，當所述風力發(fā)電控制裝置切換 為全功率運行模式時，所述并網(wǎng)開關(guān)斷開，所述模式切換開關(guān)、所述網(wǎng)側(cè)開關(guān)和所述入網(wǎng)開 關(guān)閉合；當所述風力發(fā)電控制裝置切換為雙饋發(fā)電運行模式時，所述模式切換開關(guān)斷開，所 述并網(wǎng)開關(guān)、所述網(wǎng)側(cè)開關(guān)和所述入網(wǎng)開關(guān)閉合。
15. 如權(quán)利要求12所述的風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述模式切換開關(guān)和所述并網(wǎng) 開關(guān)為電子開關(guān)、機械開關(guān)或電子開關(guān)與機械開關(guān)形成的組合開關(guān)。
16. 如權(quán)利要求12所述的風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述風力發(fā)電控制裝置還包括 能量平衡單元，用于所述電網(wǎng)發(fā)生短路故障時保持所述風力發(fā)電系統(tǒng)能量平衡，以實現(xiàn)在 預(yù)定時間內(nèi)保持并網(wǎng)，并同時發(fā)出無功電流。
17. 如權(quán)利要求16所述的風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述能量平衡單元為直流斬波 器，耦接于所述直流母線電容的第一端和第二端。
18. 如權(quán)利要求17所述的風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，在所述雙饋發(fā)電運行模式下發(fā) 生電網(wǎng)短路故障時，所述網(wǎng)側(cè)變換器穩(wěn)定母線電壓，所述機側(cè)變換器根據(jù)電壓跌落深度自 風機的所述定子側(cè)發(fā)感性無功電流，所述直流斬波器根據(jù)直流母線電壓的大小進行開通或 關(guān)斷以維持機側(cè)變換器與網(wǎng)側(cè)變換器的能量平衡。
19. 如權(quán)利要求17所述的風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，在所述全功率運行模式下發(fā)生 電網(wǎng)短路故障時，所述網(wǎng)側(cè)變換器穩(wěn)定母線電壓并根據(jù)電壓跌落深度發(fā)感性無功電流，以 對電網(wǎng)電壓提供支撐，所述直流斬波器根據(jù)直流母線電壓的大小進行開通或關(guān)斷以維持機 側(cè)變換器與網(wǎng)側(cè)變換器的能量平衡。
【文檔編號】H02J3/38GK204258334SQ201420826884
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月23日
【發(fā)明者】薛海芬, 陳麗, 呂飛, 王長永 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司