[发明专利]非储能型风力发电与电网互补供电的电机驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种非储能型风力发电与电网互补供电的电机驱动系统，特别涉及一种不需要储能装置，也不需要并网的风力发电与电网互补供电的电机驱动系统，属于新能源应用领域。

背景技术

目前新能源技术，特别是风力发电技术日益受到人们的关注。由于风力发电的不确定性，风力发电和利用主要有两种方式：一种属于并网风力发电系统，所捕获的风能转换为电能全部输送到电网上；另一种属于独立供电系统，所捕获的风能转换为电能后储存到储能系统中，需要时再向负载供电。

对于并网风力发电系统，为了使发电容量和负载容量平衡，就需要有足够的旋转备用容量。当风力发电量下降时，旋转备用容量能够迅速增加发电容量，并向负载供电。由于风力发电的不确定性，加之负载的变动，因此需要较大的旋转备用容量。而旋转备用容量的增加就会使风力发电系统的运营成本大为增加。为了降低旋转备用容量，提高供电系统的稳定性，人们提出了大型风力发电系统储能装置，解决风力发电不确定性带来的问题。由于大型并网型风力发电系统的容量非常大，因此需要的储能装置的容量也非常大，需要较大的投资才能实现。

对于独立供电系统，则储能装置是必须的。储能装置的作用就是当风速较高时，风力发电除了为负载提供电能之外，把剩余的电能储存在储能装置中，当风速较低或者无风时，由储能装置释放电能向负载供电。

综上所述，在小型风力发电系统应用中，其负载多为异步电动机驱动装置，所发电能均可被负载消耗掉，因此不需要向电网输送电能，但是需要系统稳定可靠运行。而风力发电的不确定性使风力发电的应用效能大为降低。储能装置的存在又极大地增加了系统的成本，同时储能装置的寿命一般较短，这也大大增加了系统的运行成本。

发明内容

本发明针对现有技术所存在的问题，提出了一种非储能型风力发电与电网互补供电的电机驱动系统。主要目的就是在小型风力发电系统的应用中提高系统的可靠性、稳定性，并且不会对电网造成任何损害，同时不需要储能装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明由三相交流电网、电网整流模块、直流母线滤波电容、逆变器、异步电机、风力发电机、风力发电整流模块、制动电阻、制动控制单元、DC/DC模块、数字控制电路组成。三相交流电网与电网整流模块相连接，经过直流母线滤波电容后输入给逆变器，逆变器的交流输出端与异步电机相连接。风力发电机与风力发电整流模块相连接，制动电阻与制动控制单元串联后再与DC/DC模块输入端并联接入风力发电整流模块的直流侧。DC/DC模块输出端与直流母线滤波电容相并联。数字控制电路分别与逆变器、制动控制单元和DC/DC模块相连接，对这三个模块进行控制。

所述电网整流模块和风力发电整流模块由二极管三相全桥整流单元组成，用于交流-直流变换；

所述逆变器由可关断功率开关组成三相全桥逆变器，用于直流-交流变换；

所述DC/DC模块由输入电容、高频电感、升压斩波功率开关、升压二极管、降压斩波功率开关、续流二极管组成。输入电容并联在输入端，输入电容的正极与降压斩波功率开关的集电极相连，降压斩波功率开关的发射极与续流二极管阴极和高频电感相连接，续流二极管阳极连接直流母线的负端，高频电感的另外一端与升压斩波功率开关的集电极和升压二极管的阳极相连接，升压二极管的阴极连接直流母线滤波电容的正极，升压斩波功率开关的发射极与直流母线的负端相连接。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

本发明的一个效果在于，通过风力发电系统可以捕获风能向负载电机供电，从而降低电网电力的消耗，达到节能减排的效果。

本发明的另外一个效果在于，由于有电网的接入，使得风力发电不确定的问题不会影响负载电机的持续正常运行，提高了风力发电供电系统的可靠性。

本发明的另外一个效果在于，风力发电的能量不注入电网，仅向负载电机供电，因此不会对电网的稳定性造成影响，也不会造成计费问题，更不会对电网注入谐波造成污染。

本发明的另外一个效果在于，风力发电系统不需要蓄电池对电能进行储存，因此系统制造成本和运行成本大大降低，同时不会对环境造成二次污染。

附图说明

图1是本发明中非储能型风力发电与电网互补供电的电机驱动系统框图；

图2是DC/DC模块内部结构框图；

图3是逆变器内部结构框图。

具体实施方式

实施例：一种非储能型风力发电与电网互补供电的电机驱动系统，包括：