[实用新型]新型高压直流风力发电机组及组网

说明书

技术领域

本实用新型属于风能开发技术领域，具体来说涉及一种新型高压直流风力发电机组及组网。

背景技术

当前占据市场主流的大型风力发电机组为三相交流型异步双馈或永磁直驱风力发电机组，由于单机出力较火电机组而言不在一个量级，同时风力资源不稳定，风力发电机组一直处于电网的补充角色；常规风力发电机组对电网的依赖性导致其不适合电网互联段这种缺电地区应用；风电技术面临的主要问题是单机容量有限以及电网适应性差，常规机组在一个地区形成规模后电网SSO、矢量波动、电压波动、风机群间互扰等诸多问题都能导致大面积脱网，此类故障已经在国内多个风场多次发生，严重影响生产，并给电网带来很大威胁。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种新型高压直流风力发电机组，以及连接有该新型高压直流风力发电机组的新型高压直流风力发电机组组网。

本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种新型高压直流风力发电机组，包括：风轮、发电机和交直变换器，所述交直变换器包括：机侧变换器、电容组、电抗器和直流并网断路器，所述机侧变换器的直流侧与所述电容组的一端电连接，所述电容组与所述电抗器的一端电连接，所述电抗器的另一端用于向高压直流电网输出高压直流电能，且所述直流并网断路器安装在所述电抗器与所述高压直流电网之间的线路上；

所述机侧变换器的交流侧与所述发电机的定子电连接，所述风轮直接或间接通过齿轮箱与所述发电机的转子机械连接。

一种新型高压直流风力发电机组组网，包括：高压直流电网以及连接在该高压直流电网上的蓄能电容组、换流站和多个上述的新型高压直流风力发电机组，所述蓄能电容组用于维持所述高压直流电网的电压并储存该高压直流电网的电能，所述换流站用于将所述高压直流电网的电能逆变输送至交流电网或将所述交流电网的电能整流后输送至所述高压直流电网，其中，高压直流电网实际电压的数值以该高压直流电网额定电压的数值为基准进行上下浮动，且所述高压直流电网储存电能的电量与所述高压直流电网的实际电压成正比。

在上述技术方案中，当所述高压直流电网的最高电压低于或等于4.0KV时，所述发电机为多级永磁发电机。

在上述技术方案中，所述新型高压直流风力发电机组的转子为多级永磁体，定子为绕组，所述机侧变换器为第一IEGT模块。

在上述技术方案中，所述换流站包括：第二IEGT模块，所述换流站通过该第二IEGT模块与高压直流电网和交流电网连接。

在上述技术方案中，当所述高压直流电网的最高电压高于4.0KV时，所述发电机为双绕线发电机。

在上述技术方案中，所述新型高压直流风力发电机组的定子和转子均为绕组，励磁机与绕组转子(绕组的转子)电连接，用于向所述转子注入励磁电流以使所述转子建立磁场，所述机侧变换器为整流桥，且该整流桥由晶闸管组成。

在上述技术方案中，所述换流站由整流器和逆变器并联组成。

相比于现有技术，本实用新型的新型高压直流风力发电机组组网可有效避免风机群间互扰、规避矢量波动、结构趋于简化,提高系统鲁棒性、降低设备造价，并可有效解决电网互联段SSO高发导致风机谐振进而发生的大面积脱网问题，电网适应性大幅提升，甚至可与小型火力发电机组媲美。同时直流输电还具备诸如无趋肤效应，输送损失小，电磁辐射小，不易拉弧放电等诸多优势。

本实用新型的新型高压直流风力发电机组组网经换流站进行集中出力的设计结构，从三相交流电网角度看，换流站以下的整个直流系统相当于一台容量理论上可无限扩大的超级风力发电机组，它摆脱了单台机组塔筒结构和承重能力限制，机舱空间限制，比常规单台超大型风力发电机组所体现出的优势更明显，技术可行性更高，以当前的电力技术成熟程度可操作性强。

附图说明

图1为本实用新型的新型高压直流风力发电机组的结构示意图；

图2为本实用新型的新型高压直流风力发电机组组网的结构示意图；

图3为换流站向交流电网输送功率的有功控制参考曲线；

图4为单台新型高压直流风力发电机组基于高压直流电网实际电压变化的功率校正参考曲线；

图5为单台新型高压直流风力发电机组转子转速-功率控制参考曲线；

图6为单台新型高压直流风力发电机组转子转速-桨距角控制参考曲线；

图7为单台新型高压直流风力发电机组控制关系示意图。