[实用新型]一种具有黑启动功能的双馈式风电机组变流器

说明书

本实用新型公开了一种具有黑启动功能的双馈式风电机组变流器，包括变流控制器、直流母线、支撑电容、Chopper电路、机侧变流器、网侧变流器、备用电源系统；机侧变流器与网侧变流器之间连接有直流母线，在直流母线上依次连接有支撑电容、Chopper电路和备用电源系统，机侧变流器、备用电源系统、网侧变流器分别与变流控制器连接，变流控制器分别与主控系统、并网断路器通讯连接，变流控制器监测变流器机侧交流信号、变流器网侧交流信号和直流母线电压。本实用新型在变流器中集成有可作为黑启动电源使用的备用电源系统，提供发电机转子建立励磁电压所需的电能和辅电系统电源，解决了现有黑启动设备价格昂贵、结构复杂和利用效率低下的问题。

技术领域

本实用新型涉及风力发电的技术领域，尤其是指一种具有黑启动功能的双馈式风电机组变流器。

背景技术

近年来，随着风力发电场在电网中的渗透率逐步提高，对风力电场接入电力系统的技术要求也随之提高。风电场因其安装位置多处于偏远地区，决定了风电场所在电网的网架结构比较薄弱，为了增强电网运行的可靠性，风电机组的黑启动技术成为值得研究的课题。

对于风电机组的黑启动技术，目前的主要技术路线有两种，一种是在风电场集电线路上配置黑启动电源，通过风电机组的升压变压器反向送电，给风电机组辅电系统和励磁回路提供电源。这种方法配置的备用电源容量较大、配置电压等级高，导致设备成本增加。另一种是通过外置的小风力发电机或者柴油发电机作为黑启动电源，通过风电机组低压侧提供电源，这种方式虽然能降低备用电源设备容量，但是这些装置存在结构复杂、设备可靠性的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种具有黑启动功能的双馈式风电机组变流器，在变流器的直流母线上安装备用电源系统，通过协调控制机侧变流器和网侧变流器来提供发电机转子建立励磁电压所需的电能和辅电系统电源，支撑风电机组完成黑启动过程，进而解决现有黑启动设备价格昂贵、结构复杂和利用效率低下的问题。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种具有黑启动功能的双馈式风电机组变流器，包括变流控制器、直流母线、支撑电容、Chopper电路、机侧变流器、网侧变流器、备用电源系统；所述机侧变流器与网侧变流器之间连接有直流母线，且在该直流母线上从机侧变流器往网侧变流器的方向依次连接有支撑电容、Chopper电路和备用电源系统，所述机侧变流器、备用电源系统、网侧变流器分别与变流控制器连接，所述变流控制器分别与风电机组的主控系统、并网断路器通讯连接，所述并网断路器连接风电机组的升压变压器与发电机，由变流控制器进行控制，且所述变流控制器还监测变流器机侧交流信号、变流器网侧交流信号和直流母线电压；其中，在失去电网电力的情况下，所述备用电源系统由变流控制器进行控制，通过网侧变流器为风电机组的辅电系统供电，通过机侧变流器为风电机组的发电机转子提供建立励磁电压所需的电能，且在黑启动过程中，所述备用电源系统的供电能力满足风电机组完成多次黑启动流程的功率损耗。

进一步，所述备用电源系统由具备双向电能流通功能的DC-DC电源变换器和电池组成，所述电池通过DC-DC电源变换器与直流母线相连。

进一步，所述DC-DC电源变换器为基于buck-boost电路的电源变换器。

进一步，所述电池为铅酸电池、镍镉电池、氢镍电池、锂电池、钠硫电池、超级电容和液流电池中的任意一种或几种的组合。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、本实用新型在变流器的直流母线上安装备用电源系统，通过协调控制机侧变流器和网侧变流器来提供发电机转子建立励磁电压所需的电能和辅电系统电源，支撑风电机组完成黑启动过程，可以有效降低黑启动设备的容量，从而达到降本增效的目的。

2、相比于其它黑启动技术，本实用新型将黑启动电源集成到变流器中，可有效降低黑启动设备的费用，并且能够提高设备运行可靠性。