[发明专利]基于隔离型变频变压器的分频输电风力发电系统及方法

权利要求书

1.一种基于隔离型变频变压器的分频输电风力发电系统，其特征在于，该系统包括风电场、连接于电网与所述风电场之间的旋转式隔离型变频变压器、用于控制所述旋转式隔离型变频变压器与所述风电场内的风电机组之间往来信号的中央控制单元和用于实现所述风电场和所述旋转式隔离型变频变压器之间信号传递与指令下发的通信子系统，所述旋转式隔离型变频变压器包括通过联轴单元相互连接的同步电机和绕线转子异步电机，所述旋转式隔离型变频变压器的原边由所述绕线转子异步电机的定子绕组直接引出并与电网连接，其副边由所述同步电机的定子绕组直接引出后通过交流输电线路与所述风电场连接，所述绕线转子异步电机的转子绕组与其定子绕组之间还连接设置有被检测和控制单元所控制的背靠背变流器，所述检测和控制单元与所述中央控制单元相通信连接；

当所述风电机组中的发电机采用鼠笼感应发电机时，该发电机需要满足的参数条件为：

式中，N_s为定子每相绕组串联匝数，k_Ns为定子基波绕组系数，Φ_m为鼠笼感应发电机每极气隙磁通量，单位为Wb，p_SG和ψ_f分别为隔离型变频变压器中同步电机的极对数和转子磁链系数，N1为风电场变压器变比，N2为降压变压器变比；

当所述风电机组中的发电机采用永磁同步发电机时，该发电机的永磁体磁链系数需要满足的参数条件为：

式中，p_PMSG为永磁同步发电机的极对数，ψ_fPMSG为永磁体磁链系数。

2.根据权利要求1所述的一种基于隔离型变频变压器的分频输电风力发电系统，其特征在于，所述的联轴单元包括联轴器，所述同步电机包括永磁同步电机和电励磁同步电机，所述交流输电线路的一端与所述旋转式隔离型变频变压器的副边之间还连接设置有用于匹配交流输电和所述旋转式隔离型变频变压器的电压等级的降压变压器，其另一端与所述风电场之间还连接设置有用于提高交流输电电压等级的风电场升压变压器。

3.根据权利要求1所述的一种基于隔离型变频变压器的分频输电风力发电系统，其特征在于，当所述风电机组中的发电机采用鼠笼感应发电机时，所述风电机组中还设置有用于固定电容补偿或静止式无功补偿的无功补偿单元，所述绕线转子异步电机的转子绕组还与由电阻和断路器组成的启动单元相连接；当所述风电机组中的发电机采用永磁同步发电机时，所述风电机组中还设置有风力机和并网断路器。

4.一种采用如权利要求3所述的一种基于隔离型变频变压器的分频输电风力发电系统的启动控制方法，其特征在于，该启动控制方法包括当所述风电机组中的发电机采用鼠笼感应发电机，且所述隔离型变频变压器中配备设置有启动单元时的启动控制方法和当所述风电机组中的发电机采用永磁同步发电机，且所述隔离型变频变压器中未配备设置有启动单元时的启动控制方法。

5.根据权利要求4所述的一种基于隔离型变频变压器的分频输电风力发电系统的启动控制方法，其特征在于，所述当所述风电机组中的发电机采用鼠笼感应发电机，且所述隔离型变频变压器中配备设置有启动单元时的启动控制方法，包括以下步骤：

步骤1：利用所述启动单元将所述隔离型变频变压器加速至其正常工作转速后由所述背靠背变流器接管控制启动；

步骤2：利用所述中央控制单元接收所述风电场的风速信号，得出设定时间内的平均风速并根据计算设定所述隔离型变频变压器中绕线转子异步电机的启动所需转速参考值；

步骤3：利用所述中央控制单元对一台所述风电机组发出启动指令，所述风电机组按照定速机组的启动方式启动并并网，并网后将所述风电机组的变桨控制切换为功率闭环控制，并向所述中央控制单元发送启动完成的握手信号；

步骤4：重复步骤2至步骤3，循环依次启动剩余所述风电机组；

步骤5：所述中央控制单元对各台机组的瞬时风速进行低通滤波后给定所述隔离型变频变压器中绕线转子异步电机的最大功率跟踪运行模式所需转速参考值，至此所述风电场切换至最大功率跟踪运行模式。