[发明专利]一种风电变流器静态无功补偿系统及方法

权利要求书

1.一种风电变流器静态无功补偿系统，变流器位于风力发电机（1）的输出端与变压器（2）二次侧之间，变压器的一次侧为风场电网；变流器包括网侧功率模块（3）、机侧功率模块（4）和中央控制单元（7）；网侧功率模块通过网侧滤波器（5）与变压器相连接，机侧功率模块通过机侧滤波器（6）与风力发电机的输出端相连接；网侧功率模块与机侧功率模块通过包含电容组的直流母线相连接；其特征在于：无功补偿系统包括带电容组的直流母线、网侧功率模块、网侧滤波器、中央控制单元、变压器以及设置于变压器二次侧的电压检测器（9）和电流检测器（10），所述电压检测器和电流检测器的输出端均与中央控制单元相连接；中央控制单元连接有驱动电路（11），驱动电路控制网侧功率模块（3）进行无功补偿；中央控制单元还连接有控制整个风力发电机正常运行的风机主控系统。

2.根据权利要求1所述的风电变流器静态无功补偿系统，其特征在于：所述网侧功率模块（3）由三个全桥电路组成，每个全桥由两个依次串联的全控功率器件组成；三个全桥的正负极相连接后接于直流母线的两端；所述全控功率器件的控制端均与驱动电路（11）的输出端相连接。

3.根据权利要求1或2所述的风电变流器静态无功补偿系统，其特征在于：所述中央控制单元（7）连接有进行远距离通讯的远程通讯单元（12）。

4.根据权利要求1或2所述的风电变流器静态无功补偿系统，其特征在于：所述风力发电机（1）上设置有与中央控制单元（7）相连接的编码器，风力发电机的输出侧设置有转子短路保护器（8）。

5.一种基于权利要求1所述的风电变流器静态无功补偿系统的补偿方法，其特征在于，变流器在中央控制单元、风机主控系统的控制作用下实现无功补偿；

中央控制单元（7）的工作步骤如下：

a.判断有无补偿信号，中央控制单元判断是否接收到风机主控系统的无功补偿信号，如没有接收到无功补偿信号，则控制变流器按正常工作状态运行；如接收到无功补偿信号，则执行步骤b；

b.激活无功补偿状态，中央控制单元判断变流器的无功补偿状态能否激活，如不能，则重新激活；如能激活，则执行步骤c；

c.关断机侧功率模块，中央控制单元关断变流器的机侧功率模块，以备进行无功补偿；

d.按设定值进行无功补偿，中央控制单元根据接收到的风机主控系统的初始设定值，控制变流器的网侧功率模块进行无功补偿；

e.检测电压、电流信号，中央控制单元通过电压检测器、电流检测器检测电网的电压和电流信号；

f.按电网实际情况补偿，中央控制单元通过采集到的电压、电流信号，通过驱动电路（11）对网侧功率模块（3）的控制，按实际情况对电网进行无功补偿；

g.判断有无补偿停止信号，中央控制单元（7）判断是否接收到风机主控系统的停止无功补偿信号，如接收到停止信号，则执行步骤h；如没有接收到停止信号，则重复执行步骤e、f；

h.恢复正常状态，中央控制单元7控制变流器恢复正常工作状态，结束无功补偿；

风机主控系统的工作步骤如下：

1).判断是否满足脱网条件，风机主控系统判断风电机组是否满足脱网条件，如不满足，则等待检测；如满足脱网条件，则执行步骤2）；

2).发送无功补偿信号，向中央控制单元（7）发送无功补偿状态信号，以控制变流器进行无功补偿；

3).发送无功补偿设定值，向中央控制单元（7）发送无功补偿的初始设定值，以便中央控制单元以设定值进行无功补偿；

4).判断脱网条件是否消失，风机主控系统判断风电机组的脱网条件是否消失；如没有消失，则继续判断；如脱网条件消失，则执行步骤5)；

5).发送停止无功补偿信号，风机主控系统向中央控制单元发出无功补偿的停止信号，以便变流器结束无功补偿。

6.根据权利要求5所述的风电变流器静态无功补偿方法，其特征在于：所述步骤1)中满足风电机组脱网的条件为：电网出现故障或风速不稳定导致风电机组满足脱网条件。