[发明专利]风力发电机组及其控制方法、装置、计算机可读存储介质

说明书

本公开提供一种风力发电机组及其控制方法、装置、计算机可读存储介质，风力发电机组包括：发电机；转子回路，连接在发电机的转子和并网点之间；短路开关，连接在发电机的转子与短路点之间；定子回路，连接在发电机的定子和并网点之间，定子回路包括全功率变流器、定子开关和旁路开关，其中，全功率变流器和定子开关串联连接之后与旁路开关并联连接。本公开能够在低风速时通过闭合短路开关和定子开关、断开旁路开关，令转子回路退出并网，单独接入带有全功率变流器的定子回路。此时由于转子回路退出，全功率变流器又不受转差影响，所以可以降低叶轮转速来减小叶尖速比，实现最佳叶尖速比，从而提高风功率捕获，提升双馈机组在轻载时的发电效率。

技术领域

本公开涉及风力发电领域，更具体地，涉及一种风力发电机组及其控制方法、装置、计算机可读存储介质。

背景技术

目前并网型风力发电机组存在两大主流技术路线，一种为直驱型风力发电机组，采用永磁同步发电机来转换电能，另一种为双馈型风力发电机组，采用异步发电机来转换电能，并且异步发电机的定子回路和转子回路都直接或间接地接入电网，实现双端馈电，即异步发电机具体为双馈异步发电机。传统的双馈型风力发电机组具体如图1所示，叶轮1＇带动齿轮箱2＇，实现风能对机械能的转换；齿轮箱2＇带动异步发电机3＇并实现机械能对电能的转换；异步发电机3＇的定子侧通过升压变压器4＇升压并并入风电场内部馈线上；异步发电机3＇的转子侧电能通过机侧变流器5＇、网侧变流器6＇和升压变压器4＇分别进行换流和升压，最终汇入风电场内部馈线上。在图1中，无论是变流器的高压侧还是低压侧，工作频率均为50Hz；此外，升压变压器4＇的高压侧一般都为35kV，低压侧电压等级根据机型不同而不同，一般选用690V占多数。鉴于此，图1所示的双馈型风力发电机组也可叫做低压工频型双馈异步风力发电机组。双馈型风力发电机组具有可以在不同的转速下实现恒频发电，满足用电负载和并网的要求的优势。

叶尖速比是风力发电机组的一个重要性能指标，指的是风轮叶片尖端线速度与风速之比，叶片越长，或者风轮转速越快，同风速下的叶尖速比就越大。为增大机组发电量，需要减小叶片设计叶尖速比。对于双馈型风力发电机组，在低风速时，要想使风轮运行于最佳的叶尖速比，需要风轮转速随风速降低而降低，这使得转差（异步发电机的定子旋转磁场转速与转子转速之差）过大，而由于转子电压与转差成正比，过大的转差会造成转子电压过高，超出机侧变流器的安全工作范围。因此，为保证机侧变流器安全，必须放弃风轮的最佳叶尖速比，即放弃最佳风功率捕获，导致双馈机组在轻载时发电效率远低于直驱机组。

发明内容

因此，如何提升双馈型风力发电机组在轻载时的发电效率，至关重要。

在一个总的方面，提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括：发电机；转子回路，连接在所述发电机的转子和并网点之间；短路开关，连接在所述发电机的转子与短路点之间；定子回路，连接在所述发电机的定子和所述并网点之间，所述定子回路包括全功率变流器、定子开关和旁路开关，其中，所述全功率变流器和所述定子开关串联连接之后与所述旁路开关并联连接。

可选地，所述发电机的定子输出电压与所述风力发电机组所并入的电网的电压相匹配；所述风力发电机组还包括设置在所述转子回路中的升压变压器。

可选地，所述升压变压器的容量的取值范围为所述风力发电机组的容量的20%至35%。

可选地，所述全功率变流器包括以下至少一种：模块化多电平变流器、模块化多电平矩阵变流器。

可选地，所述全功率变流器的子模块包括以下至少一种：半桥子模块、全桥子模块、钳位双子模块、五开关子模块、四电容组合的半桥子模块。

可选地，所述转子回路包括依次串联连接的转子机侧开关、转子变流器和转子网侧开关，所述转子机侧开关的一端连接在所述发电机的转子和所述短路开关之间，所述转子机侧开关的另一端连接所述转子变流器。