[实用新型]风电场控制系统及包含其的风电场电气主回路

说明书

一种风电场控制系统及包含其的风电场电气主回路，该系统包括：第一偏差计算器，正输入端接收高压母线的电压；第一调节器，输入端与第一偏差计算器的输出端连接；位置转换器，输入端与第一调节器的输出端连接，输出端与有载调压控制器的输入端连接；电压转换器，输入端与有载调压控制器的输出端连接；第二偏差计算器，正输入端与电压转换器的输出端连接；第二调节器，输入端与第二偏差计算器的输出端连接，输出端与风电机组连接；第一、第二电压折算器，输入端用于接收风电机组的机端电压，输出端与第一、第二偏差计算器的负输入端连接。本实用新型通过实时调节有载调压控制器，稳定风电机组机端电压，减少变流器设计容量，节省变流器成本。

技术领域

本实用新型涉及风电技术领域，尤其涉及一种风电场控制系统及包含其的风电场电气主回路。

背景技术

风能是可再生、无污染、能量大、前景广的能源，风电场是风能利用的重要形式。图1示出了典型风电场电气主回路的简化示意图，该主回路包括：若干风电机组11，所述若干风电机组11被分成多组，每组风电机组11接入一条集电线路12，多条集电线路12并网接入中压母线13，中压母线13通过升压主变压器14接入高压母线15，高压母线15再与电网16连接。其中，风电机组11包括风力发电机(简称风电机)111以及依次连接在风力发电机 111与对应集电线路12之间的变流器112和机端变压器113。目前建设的风电场中，机端电压通常为0.69KV/0.935KV，经机端变压器升压至35KV，再经升压主变压器14升压至110kV或220kV后接入电网。此外，升压主变压器14和机端变压器分别配套有对应的有载调压控制器(未示出)和无载调压控制器(未示出)，以用于对相应变压器的二次侧电压进行调节。

GB12325规定电网的电压偏差应在±10％以内，与之对应，中压母线13 的电压波动范围也在±10％以内。当前风电机组11均满足中压母线13在± 10％偏差范围内良好并网，以满足标准设计要求。

然而，当电网电压波动-10％时，风电机组11的电压也将波动-10％，此时，若风电机组11实现额定功率满发，则其电流相比电网在额定电压时的电流会增加倍。例如，对于5.65MW的风电机组11，当电网电压为额定电压时，其变流器视在电流最大为4976A；当电网电压波动-10％时，其变流器的电流为5529A。两种工况电流差值为553A，这将大大增加变流器的硬件成本，同时也会导致变流器系统损耗增大，冷却系统散热功率增加，这是因为：

通常，变流器功率模块设计采用1000A、1400A、1800A的IGBT，每相两个IGBT并联。当单个功率模块容量不够时，再采用两个或多个功率模块并联。当变流器的电流需求增大时，可能需要增加一个功率模块，从而大大增加变流器设计成本。比如，对于3MW的风电机组11，变流器功率模块采用1000A的IGBT，若按额定电压，其视在电流为2730A，若按电压波动-10％，其视在电流则为3034A。根据变流器设计针对IGBT的降额规范，1000A IGBT的允许电流为750A，因而当两个1000A IGBT并联时，单个变流器功率模块的电流为1500A。如果按电网在额定电压设计，变流器需要2个功率模块，如果按电网电压波动10％设计，变流器需要3个功率模块，从而导致功率模块成本增加33％。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种风电场控制系统及包含其的风电场电气主回路，以减小风电机组的电压波动，进而减小变流器的电流波动，从而节省变流器的硬件成本。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种风电场控制系统，用于对风电场电气主回路进行调压控制，该主回路包括风电机组，所述风电机组通过集电线路接入中压母线，所述中压母线通过升压主变压器接入高压母线，且所述升压主变压器配套有有载调压控制器，其中，所述控制系统包括：

第一偏差计算器，其正输入端用于接收所述高压母线的电压；

第一调节器，其输入端与所述第一偏差计算器的输出端连接；