[实用新型]风力发电用同步机无功补偿设备

说明书

一、技术领域

本实用新型涉及一种风力发电用同步机无功补偿设备，属于风力发电机领域。

二、背景技术

现在风力发电的低压无功补偿是采用分组投切电容器方式实现的。这种方法基本上可以实现无功补偿功能，但不能平滑和精确的补偿发电机无功需求，而且在大量运行中也暴露出很多问题。

(1)当电容器分组数较小时，则单组容量大会造成很大的补偿死区及冲击电流。当分组数较大时，设备成本太高且故障率上升。

(2)在风速变化较大时，电容器投切太频繁，易造成发电机和变压器冲击疲劳损伤，电容器和投切开关损坏。

(3)在无功功率快速波动时，因设备测量误差、控制器抗干扰性能、电容器固有的充放时间等原因经常会造成投切滞后、补偿超差，经常导致补偿设备过压保护或风力发电机异常切出等故障。

三、发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能平滑和精确的补偿风力发电机无功需求的无功补偿设备，降低无功补偿设备自身的故障率，同时提高风电设备的运行可靠性，延长其使用寿命。

技术解决方案：本实用新型同步机上的定子绕组与发电机上的电源绕组并联，励磁绕组与同步机上的滑环连接，同步机上的滑环与无功控制驱动器输出端连接。

滑环采用高耐磨封闭式滑环。

本实用新型为提高风力发电机无功补偿设备的运行可靠性和补偿性能，经过大量调研和实验，提出一种切实可行的新型无功功率方法，在补偿设备成本基本相同的情况下，使用一台小功率同步机将同步机定子绕组与发电机的电源绕组并联。因同步机在超前运行时可为系统提供容性功率，通过调节同步机的实时励磁电流可实现补偿风力发电机在发电状态下因风速变化导致无功功率的波动。无功控制驱动器通过实时采样发电电源回路的电量参数，快速计算出发电机的无功需求，并结合无功控制驱动器在线实测得到的同步机励磁曲线，精确计算出补偿所需的同步机励磁电流，经过双模闭环控制算法，快速控制励磁驱动单元输出到所需励磁电流，实时控制同步机的超前运行状态，平滑精确的补偿发电机无功需求。由于运行中同步机励磁电流很小、且采用高耐磨封闭式滑环先进技术及一体化智能控制驱动器，显著提高了补偿设备的性能，可降低补偿设备故障率，降低风机设备故障率，增加风力发电机运行小时数，有很大的经济效益。

四、附图说明

图1本实用新型结构示意图。

五、具体实施方式

同步机1上的定子绕组3侧直接与发电机2的电源绕组4并联连接，励磁绕组与同步机1上的滑环5连接，无功控制驱动器6的输出端与同步机1上的滑环5连接。无功控制驱动器6通过采样三相电流互感器的电流和直接采样发电机2的三相供电电源电压既发电机2的输出电压，经过无功控制驱动器6内部DSP芯片实时计算发电机2的无功功率；无功控制驱动器6通过同步机1运转过程中在线实测得到的同步机1励磁曲线，根据同步机1励磁曲线和发电机2的实时无功功率，DSP芯片精确的计算出补偿所需的同步机1励磁电流，控制在无功控制驱动器6内的IBGT模块组成的AC-DC变换器快速励磁驱动单元输出励磁电流，实时驱动同步机1的运行状态，平滑精确补偿发电机2的无功功率。启动时当发电机2转速接近同步机1转速时，控制同步机1转子侧接灭磁回路后，同步机1投入电源，这时同步机1转速上升致亚同步速运行。再经过很小的无功检测稳定延时后，励磁控制器投入精确计算后的励磁电流，使同步机1同步工作在设定的超前运行状态。同步机1定子绕组3提供与发电机2需要的无功电流基本等值的容性电流。励磁控制器采用先进的闭环算法精确的动态跟踪发电机2无功需求并实时调节同步机1励磁电流，平滑精确的补偿发电机无功功率。