专利名称：一种风电用智能输电装置的制作方法
技术领域：
[0001]本实用新型属于风カ发电技术领域，特别涉及一种风电用智能输电装置。
背景技术：
随着世界性能源危机的加剧和全球环境污染日趋严重，许多国家都更加重视洁净的新能源和可再生能源的研究、开发和利用。开发和利用太阳能、风能等可再生能源，改善能源结构成为人类解决生存问题的战略选择。风能资源是洁净、无污染、环保的清洁能源，是不消耗自然资源、不会枯竭的循环资源，风能资源的开发利用方便简单，风电场建设占地面积少，对环境影响和要求低，一般建在无人居住地区和海岸，建设周期极短，全自动化运行和监控，无需人员维护。目前的风カ发电技术已经非常成熟了，开发成本也不断下降，但还需要解决风电的稳定性较差，电压波动大，谐波较多，对电网的冲击比较大等技术问题。而对于电网来说，一定时间段内电カ调度需要风カ发电站提供相对稳定的输出功率。当风电机组输出功率大于电网需求时,剩余能量都是以卸荷的形式加以释放,太过浪费；而当电网高负荷时,风カ发电机组受风力限制，却不能自适应地提高输出功率。因此开发一种配备储能转换设备的输电设备，实现安全、稳定、智能地输电对风电行业的发展来说具有重大意义。
发明内容为了解决上述技术问题，本实用新型提供了ー种可以将中小型风カ发电机组的不稳定输出按电网需求自适应地控制逆变和转换储备能，以相对稳定的输出进行并网的风电用智能输电装置。本实用新型解决上述的技术问题的技术方案是包括储能转换模块、主控制器、继电模块和并网处理模块，所述的主控器的输入端与并网处理模块连接，输出端与继电模块和储能转换模块连接，所述的储能转换模块的输出端与继电模块的输入端连接，继电模块的输出端与并网处理模块连接，并网处理模块的输出端连接至电网，继电模块的输入端与控电装置连接。进ー步，所述的储能转换模块由直流滤波器、IGBT功率模块、隔离变压器和交流滤波器依次连接组成。进ー步，所述的继电模块由非门、光电耦合器、功率放大电路以及电磁继电器依次连接组成。进ー步，所述的并网处理模块中设有交流滤波器和过压保护器。进ー步，所述的主控制器采用DSP控制器TMS320F2812作为控制核心。进ー步，所述的过压保护器为数字化过压保护器。由于采用上述技术方案，本实用新型的有益效果是1)该实用新型采用DSP数字控制器作为主控核心，其控制成本较低，性能稳定，扩展能力强；2)采用先进的闭环控制方式，相比传统的开环控制，其效果有明显提升；3)采用了并网处理模块集成交流滤波器和过压保护器，有效地抑制了本地系统高频杂波对电网的污染，采用数字化的过压保护单元，而非传统的熔断器，安全性高且免维护。
图I为本实用新型的系统框图。图2为本实用新型的电路原理图。图3为本实用新型的系统控制软件流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进ー步详细的说明。 如图I所示，为本实用新型的系统框图，其控制核心为DSP控制器TMS320LF2407，可以实现反馈信号的处理和A/D转换、DC/DC变换器和PWM逆变器控制脉冲的产生、系统运行状态的监视和控制、故障保护和存储、485通讯等功能。外围功能模块包括继电模块、储能转换模块、并网处理模块、主控制器等。其中继电模块包含非门、光电耦合器、三极管以及继电器和过载保护单元；储能转换模块主要由三相全桥IGBT逆变单元、逆变器为BSM300GB60DLC，滤波单元、隔离变压器组成，负责对储能电池组提供的电能进行转换以适合并网；并网处理模块主要作用为对风力发电机组和从储能模块提取并转换的电能进行并网前的处理，同时模块中集成免维护的数字化过压保护器，提高了系统的安全性能。如图2所示，为本实用新型的电路原理图，由于其采用DSP控制器来实现全数字化的系统控制，所以可实现无人监视，自动运行的效果。系统首先会通过RS485通信端ロ与上级的控电设备进行通信，根据其能量输出状态来判断由哪种方式进行并网输电。系统运行过程将包括启动、并网发电、正常停机及故障4个状态。启动指在停机状态下至并网模式判断的准备阶段。在此模式下，主控制器读取控电设备的通信数据来判断上级控电设备的能量状态，若能量达到电网需求量，主控制器将不驱动副继电器，副继电单元处于开路状态；若能量达不到电网需求量，主控制器将预备发送闭合信号给副继电单元。并网发电指主控制器发送控制信号给主、副继电单元后，对整个系统进行闭环调理，让系统输出满足电网要求，进行并网的过程。过程中主控制器会和上级控电设备通信的同时，对继电模块、储能转换模块、并网处理模块进行动态监控，以保证系统的安全稳定。正常停机指上级控电设备的输出功率过低，同时本地储能设备的能源耗尽处于过放电保护状态时，主控制器会将发送控制信号使各继电单元处于开路状态。完成这ー步骤后，主控制器将进入待机状态。当系统检测到故障时，如果系统正处于并网发电状态则会立即发送控制信号给各继电单元使系统立即停止并网发电，并与电网脱开。此时人机交互界面将显示故障数据并进行报警，若エ作人员检测修复完成，手动启动后系统会进入启动模式，进行自检，若故障依然存在，系统回到故障模式。如图3所示为本实用新型的系统控制软件流程图，其采用稳定的闭环控制模式对各模块单元进行控制。对于IGBT模块的驱动和过压保护器的控制，采用的是电压环控制的方式；对于各继电器的控制，则是通过与上级控电装置进行RS485通讯，获得上级设备的功率数据来进行控制。综上所述，本实用新型智能输电装置，在实现对风カ发电机组输出电能高安全性和稳定性并网的同时，还可以通过外围的储能设备进行辅助并网供电，以满足一定时间段内电网的稳定功率需求。装置在高效率、低成本的前提 下，实现了对风カ发电机组并网输电的智能控制。
权利要求1.一种风电用智能输电装置，其特征在于包括储能转换模块、主控制器、继电模块和并网处理模块，所述的主控器的输入端与并网处理模块连接，输出端与继电模块和储能转换模块连接，所述的储能转换模块的输出端与继电模块的输入端连接，继电模块的输出端与并网处理模块连接，并网处理模块的输出端连接至电网，继电模块的输入端与控电装置连接。
2.根据权利要求I所述的风电用智能输电装置，其特征在于所述的储能转换模块由直流滤波器、IGBT功率模块、隔离变压器和交流滤波器依次连接组成。
3.根据权利要求I所述的风电用智能输电装置，其特征在于所述的继电模块由非门、光电耦合器、功率放大电路以及电磁继电器依次连接组成。
4.根据权利要求I所述的风电用智能输电装置，其特征在于所述的并网处理模块中设有交流滤波器和过压保护器。
5.根据权利要求I所述的风电用智能输电装置，其特征在于所述的主控制器采用DSP控制器TMS320F2812作为控制核心。
6.根据权利要求4所述的风电用智能输电装置，其特征在于所述的过压保护器为数字化过压保护器。
专利摘要本实用新型公开了一种风电用智能输电装置。它包括储能转换模块、主控制器、继电模块和并网处理模块，所述的主控器的输入端与并网处理模块连接，输出端与继电模块和储能转换模块连接，所述的储能转换模块的输出端与继电模块的输入端连接，继电模块的输出端与并网处理模块连接，并网处理模块的输出端连接至电网，继电模块的输入端与控电装置连接。本实用新型可以将中小型风力发电机组的不稳定输出按电网需求自适应地控制逆变和转换储备能，以相对稳定的输出进行并网。
文档编号H02J3/38GK202405800SQ201120560129
公开日2012年8月29日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者文毅斌, 王君, 王玉林, 王鹏 申请人:湖南省西点电力设备有限责任公司