[实用新型]一种风力发电机组双馈变流器双模运行控制装置

说明书

一种风力发电机组双馈变流器双模运行控制装置，所述双模运行控制装置包括双馈变流器、双馈电机、定子短接开关和主控系统，所述主控系统通过CANopen与双馈变流器进行通讯连接，所述双馈变流器设有并网开关、机侧AC/DC变换器、网侧DC/AC变换器和断路器，所述断路器的外端通过变压器与电网连接，所述断路器的内端分别与并网开关和网侧DC/AC变换器连接，所述网侧DC/AC变换器与机侧AC/DC变换器连接，所述机侧AC/DC变换器与双馈电机连接；在双馈电机的定子同时与并网开关、定子短接开关连接。本实用新型提升双馈风力发电机组在低风速段的风能利用率,提高机组发电量。

技术领域

本实用新型属于风力发电机组控制领域，尤其涉及一种双馈变流器双模运行控制装置。

背景技术

随着近几年来中国风电的迅速发展，装机容量大幅增加，风电资源较为理想的地区已基本开发完毕，这样就导致风电业主对弱风地区的开发需求越来越强烈。目前，主要的风力发电机型包括双馈风力发电机组、永磁直驱风力发电机组、永磁半直驱风力发电机组、鼠笼异步风力发电机组等。虽然双馈风力发电机组在风电领域还是占据主导地位，但是由于其对强风自然条件的高度依赖而无法充分满足所有风能利用的要求。

从技术角度而言，双馈风力发电机组受制于双馈电机转子端口电压，需要在特定的滑差范围内运行，电机发电转速也就被限制在一定的转速范围内。而在该转速范围内，风力发电机组的输出功率大小直接取决于当前电机的转速和风速。这就使得在风速较低的工况下，如果风机转速不能达到并网最低转速，则双馈电机不能并网发电。另外，从叶片的功率系数Cp曲线和双馈风力发电机的功率曲线对比可以知道：当风机转速略高于系统并网最低转速时，双馈机组的并网输出功率较小，并没有跟踪最佳叶尖速比而运行在最佳Cp点上，导致机组效率和发电量偏低。

发明内容

为了克服现有双馈风力发电机组在低风速段的风能利用率远低于鼠笼异步风力发电机组的不足，本实用新型提供了一种双馈变流器双模运行控制装置，提升双馈风力发电机组在低风速段的风能利用率,提高机组发电量。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种风力发电机组双馈变流器双模运行控制装置，所述双模运行控制装置包括双馈变流器、双馈电机、定子短接开关和主控系统，所述主控系统通过CANopen与双馈变流器进行通讯连接，所述双馈变流器设有并网开关、机侧AC/DC变换器、网侧DC/AC变换器和断路器，所述断路器的外端通过变压器与电网连接，所述断路器的内端分别与并网开关和网侧DC/AC变换器连接，所述网侧DC/AC变换器与机侧AC/DC变换器连接，所述机侧AC/DC变换器与双馈电机连接；在双馈电机的定子同时与并网开关、定子短接开关连接。

本实用新型中,并网开关和定子短接开关不能同时闭合,在电气上进行互锁,防止给电网造成短路故障。同时，根据主控对双馈风力发电机组的功率进行实时监测,当机组功率低于180KW时,主控系统将机组运行模式切换控制信号发送给双馈变流器,此时定子短接开关闭合,并网开关断开,双馈电机定子绕组短接时可等效为三相绕线式鼠笼异步发电机，机组运行模式切换为鼠笼异步模式；当机组功率高于250KW时,主控系统将机组运行模式切换控制信号发送给双馈变流器,此时定子短接开关断开,并网开关闭合,机组运行模式切换为双馈模式。通过双模运行控制装置可以让双馈风力发电机组运行在不同的工作模式下，扩大机组的运行风速范围，最大限度跟踪最佳叶尖速比使机组运行在最佳Cp点上，进而提升双馈风力发电机组在低风速段的风能利用率,提高机组发电量。