[发明专利]一种双馈型风机并网发电系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，更具体地说，涉及一种双馈型风机并网发电系统及其控制方法。

背景技术

近年来，随着我国风力发电事业的迅猛发展，我国风电装机总量和年新增装置容量都跃居世界前列，目前市场上的主要风机机型为双馈型和直驱型两种，其中双馈型风机占据市场的主导份额。随着双馈型风机装机容量的激增，也逐渐暴露出了许多问题，其中并网接触器作为风机的关键部件之一，其使用的可靠性以及并网时如何减小冲击电流都成为近年来主要研究的焦点问题之一。

现有的占据市场的主流的双馈型风机系统拓扑结构如图1所示，双馈发电机3转子连接变流器6，变流器6通过主接触器7、并网断路器5连接电网；双馈发电机定子经并网接触器4’，并网断路器5连接到电网。风机停机时，发电机需与电网断开，运行时需与电网连通，这就要求并网开关器件频繁动作。断路器的使用寿命较短，一般为开关10000次左右，因此不适合作为频繁动作的开关器件使用。而接触器的使用寿命较长，一般开关次数超过100000次，所以在双馈发电机定子与并网断路器之间增加一个并网接触器，负责风机正常启停时，起到发电机与电网之间接通和隔离作用，并网断路器在正常情况是一直处于闭合状态的，只有发生短路等严重故障时才进行脱扣保护，以增加并网断路器的寿命。

该双馈型风力发电机的并网过程主要分两步实现：第一步，启动变流器对双馈发电机进行励磁以调整双馈发电机定子侧电压相位、频率、幅值与电网电压相位、频率、幅值相一致；第二步，闭合并网接触器连通电网，实现并网过程。在第一步过程中，双馈发电机定子侧电压相位、频率、幅值与电网电压相位、频率、幅值可以调整到比较接近，但仍旧会有一些误差，因此在第二步过程中并网接触器闭合时会造成很大的冲击电流。因此现有的双馈风力发电系统中采用并网接触器实现并网会存在如下缺陷：

1）并网冲击电流较大，并网时并网接触器两端的电压差会造成较大的冲击电流；

2）接触器的分断能力很小且耐电流冲击能力不大，当双馈发电机定子侧发生短路故障时，由于断路器分断速度较慢，大约在几十毫秒左右，在这段时间内并网接触器需要承受的短路电流是系统额定电流的十多倍以上。

现有技术中为了避免上述情况，需选用更大等级的并网接触器，这无疑增加了成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述并网冲击电流大、可靠性差的缺陷，提供一种双馈型风力发电系统及其控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种双馈型风力发电并网系统，包括双馈发电机、连接在所述双馈发电机的定子与电网间的并网断路器以及依次连接在所述双馈发电机的转子与所述并网断路器间的变流器和主接触器，还包括连接在所述双馈发电机的定子与所述并网断路器间的并网开关装置，其中：所述并网开关装置包括三个分别接入每一相线路的开关单元，每个开关单元均包括反并联连接的至少两个开关管；

所述并网系统还包括控制单元，所述控制单元用于在并网开关装置两端相对应的任意两相线电压之间的差值的绝对值小于一预设值时，输出驱动信号使三个开关单元都处于导通状态以实现并网。

在上述双馈型风力发电并网系统中，所述开关管为晶闸管。

在上述双馈型风力发电并网系统中，所述开关管为门极可关断晶闸管。

在上述双馈型风力发电并网系统中，所述控制单元包括一信号检测模块，所述信号检测模块用于检测所述并网开关装置两端相对应的任意两相线电压值。

在上述双馈型风力发电并网系统中，所述控制单元还包括一信号比较模块，所述信号比较模块用于对所述线电压值进行比较，并在其差值的绝对值小于所述预设值时输出第一比较结果。

在上述双馈型风力发电并网系统中，所述控制单元还包括一驱动信号模块，所述驱动信号模块用于在所述信号比较模块输出第一比较结果时输出驱动信号给所述并网开关装置。

还提供一种双馈型风力发电并网系统的控制方法，所述双馈型风力发电并网系统包括双馈发电机、依次连接在所述双馈发电机的定子与电网间的并网开关装置和并网断路器以及依次连接在所述双馈发电机的转子与所述并网断路器间的变流器和主接触器，其中：所述并网开关装置包括三个分别接入每一相线路的开关单元，每个开关单元均包括反并联连接的至少两个开关管；该并网系统还包括控制单元，所述控制单元包括信号检测模块、信号比较模块以及驱动信号模块，所述控制方法包括：

所述信号检测模块检测并网开关装置两端相对应的任意两相线电压值；