[发明专利]一种风力发电机电网故障穿越装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电领域，特别是指一种风力发电机电网故障穿越装置及其方法。

背景技术

风力发电已经成为新能源发电的主要方式之一，而中国陆地上的风能主要集中在西北、华北和东北，为尽可能多的利用风能，同时减少对城市生活的影响，绝大多数的风力发电设备设在偏远地区，但是偏远地区的电网较弱，容易发生各种短时间电网故障，例如电网电压骤降或者电压突然升高等。一旦出现短时间电网故障，就会使风力发电机故障停机，因此，时而发生的电网短时间故障导致风力发电机无法连续运行，严重影响了风力发电机的效率，为了使风力发电机能够连续运行，需要使风力发电机具备短时间电网故障穿越的能力。

为了使风力发电机具备短时间电网故障穿越能力，目前常采用的方案是改造现有风力发电机的控制系统，但是，这种改造方案的过程复杂，需要同时对风力发电机的变流器、控制器等进行改造，改造周期长，费用高，且针对失速型风力发电机、双馈型风力发电机和直驱型风力发电机等都要各自进行改造。另外，还有一种基于动态电压调节器（DVR）的改造方式，但是，这种方式所用的拓扑结构复杂，需要增加其他附加设备，设备体积大，且补偿功能（比如频率变化、功率等级）受到限制。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供了一种改造方便、适用范围广的风力发电机电网故障穿越装置及其方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种风力发电机电网故障穿越装置，包括开关单元、维持单元、第一检测电路和控制单元，所述开关单元与维持单元并联后串接在风力发电机和电网接入点之间，所述控制单元接收第一检测电路的检测信号，并向开关单元和维持单元输出控制信号。

上述的风力发电机电网故障穿越装置，其中，所述开关单元包括开关电路，所述开关电路包括功率开关T1和功率开关T2，且功率开关T1和功率开关T2反向并联连接。

上述的风力发电机电网故障穿越装置，其中，所述功率开关T1和功率开关T2为半控型开关，且所述开关单元还包括与开关电路并联的谐振电路。

上述的风力发电机电网故障穿越装置，其中，所述谐振电路包括依次串联的电容C1、电阻R2、电感L1和晶闸管T3。

上述的风力发电机电网故障穿越装置，其中，所述功率开关T1和功率开关T2为全控型开关。

上述的风力发电机电网故障穿越装置，其中，所述维持单元包括相互串联的整流电路和逆变电路，且所述整流电路和逆变电路之间还连接卸放电路和电容C。

本发明还提供一种风力发电机电网故障穿越装置的电网故障穿越方法，包括以下步骤：

第一检测电路检测电网频率和电网电压；

控制单元根据第一检测电路的检测信号判断电网是否故障；

若电网正常，控制单元输出控制信号使开关单元处于闭合状态，并控制维持单元停止工作；

若电网故障，控制单元输出控制信号使开关单元处于关断状态，并控制维持单元输出与正常电网相同的信号；

控制单元根据第一检测电路的检测信号判断电网是否平衡；

若电网平衡，控制单元输出控制信号使维持单元向电网输送有功功率；

若电网不平衡，控制单元输出控制信号使维持单元中向电网输送无功功率。

上述的风力发电机电网故障穿越装置的电网故障穿越方法，其中，电网故障是指电网频率波动值>5%电网额定频率或电网电压波动值>10%电网额定电压。

与现有技术相比，本发明的优点在于：不需要改造现有的风力发电机，只需要将本发明公开的装置串联到风力发电机和电网接入点之间，就能使风力发电机具有电网故障穿越能力，改造方便；适用于失速型风力发电机、双馈型风力发电机、直驱型风力发电机等各种风力发电机，适用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明风力发电机电网故障穿越装置的结构示意图；

图2为本发明风力发电机电网故障穿越装置的电路示意图；

图3为本发明风力发电机电网故障穿越装置的电网故障穿越方法的流程图。