一种基于直流输电线路的混合风力发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种混合风力发电系统，特别是涉及一种基于直流输电线路的混合风力发电系统。
【背景技术】
[0002]风能是一种取之不尽的清洁能源，我国的风能资源十分丰富，目前我国的风电场建设发展十分迅速。基于对能源需求的增加，建立大型的、高效利用率的、实现并网的风电场已是大势所趋，为此，每台发电机发出的电都要经过处理才能并网，但是大型风电场一般处于地形复杂的内陆或者近岸海上，因而受到地形环境因素的限制，线路的布局繁琐，设备成本较大，比如，当优先考虑风能资源的最优布局时，可能会增加设备，线路设计难度加大，成本增大，当优先考虑设备的最优配置时，风能资源利用率又会受影响。
[0003]为此，考虑到直流输电的优点，即线路造价低，只有两根或一根导线；无电感损耗，无集肤效应；对通信和发电厂本身电子设备干扰小；适用于远距离大容量输电、电力系统联网、远距离海底电缆等。非常适合风电场设计要求，所以可以通过长距离的直流输电线路将风力机群发出的电能进行统一处理，减少换流设备的使用，从而实现风力机的最佳布局。
[0004]直流输电时需要整流和逆变环节，这些换流装置采用晶闸管开关，以便系统容量易扩大，但会消耗无功功率，另外交流输出本身也需要无功功率，需要进行无功补偿，在输出侧搭配上用同步发电机做为补偿器的同步补偿器后，具有低电压穿越能力。不仅可以独立供电，还可以进行并网运行。同步补偿器同时发出有功功率时，组成混合发电系统。
【发明内容】
[0005]本实用新型公开了一种基于直流输电线路的混合风力发电系统，为大规模的风力并网发电提供了最佳风力机布局及高效经济的电能变换和输送，同时具备并网发电和独立运行能力，整个系统高效、经济、稳定。
[0006]本实用新型采用的技术方案是:一种基于直流输电线路的混合风力发电系统，其特征在于:含可调节桨距角的永磁同步风力发电机群、三相桥式晶闸管整流器组、风速传感器、系统控制器、直流输电线路、三相桥式晶闸管逆变器、同步补偿器。
[0007]风力机叶片桨距角可随风速自动调节，以获得最大转速，风速由风速传感器测得，风速传感器同时将实时风速数据送入系统控制器中，系统控制器通过采集风速传感器数据，控制整流器控制角和逆变器超前角，从而使系统运行在高效率发电状态下；同时，为防止串联连接的风力发电机中的某一台或几台出现停机而造成系统的瘫痪，系统控制器在检测到某台风力机停机时，立即给出一个导通信号使串联连接电路中对应的整流器短路，从而保证系统的正常运行。
[0008]风力发电机群的每台发电机发出电能后都经过三相桥式晶闸管整流器进行整流，再使用串联连接方式，即整流器为首尾相连方式连接，使整流后的直流电统一使用一条输电线路进行传输。
[0009]输电线路采用直流输电，线路首端连接串联方式的整流器组，末端连接系统逆变器，即经过长距离直流输电线路将整流后的风力机群发出的电能送至电流型三相桥式逆变器后进行统一处理，减少了逆变模块中换流设备的使用，从而实现了风力机的最佳布局；同时电流源逆变器的使用，省去了大容量滤波电容器。
[0010]含同步发电机作为补偿器的同步补偿器模块，使系统具有良好的低电压穿越能力，且经过双电抗连接方式连接系统交流输出端，可抑制逆变器造成的输出电压畸变；补偿器一方面对换流开关和交流输出进行无功补偿，调节输出电压，从而进行并网运行或者独立供电；同步补偿器同时发出有功功率时，又组成了混合发电系统。
[0011]综上所述，本实用新型主要优点为:
[0012]I)风力机叶片桨距角可随风速自动调节，以获得最大转速，系统控制器通过采集风速传感器数据，控制整流器控制角和逆变器超前角，从而使系统运行在高效率发电状态下。
[0013]2)整流器首尾相连的串联连接方式，使整流后的直流电能统一使用一条直流输电线路进行传输，线路成本低，并且实现了风力机的最佳布局；且直流输电线路稳定，无电感损耗，无集肤效应，对通信和发电厂本身电子设备干扰小，适用于远距离大容量输电、远距离海底电缆等，非常适合风电场设计要求。
[0014]3)统一进行直流电的逆变，减少了逆变模块中换流设备的使用；同时电流源逆变器的使用，省去了大容量滤波电容器。
[0015]4)同步发电机作为补偿器，使系统具有良好的低电压穿越能力，双电抗的连接方式又抑制了逆变器造成的输出电压畸变；同步补偿器还可调节输出电压，从而可进行并网运行或者独立供电两种模式；同步补偿器同时发出有功功率时，又组成了混合发电系统。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的系统发电端结构图。
[0017]图2是本实用新型的系统整体互联示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】，进一步阐述本实用新型，应注意本实施方式仅仅解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0019]—种基于直流输电线路的混合风力发电系统，由发电整流、直流输电(系统控制)、逆变输出三大部分组成，包括:含可调节桨距角的永磁同步风力发电机群、三相桥式晶闸管整流器组、风速传感器、系统控制器、直流输电线路、三相桥式晶闸管逆变器、同步补偿器。
[0020]风力发电机群的每台发电机发出电能后都经过三相桥式晶闸管整流器进行整流，再使用串联连接方式，即整流器为首尾相连方式连接，使整流后的直流电统一使用一条长距离直流输电线路进行传输。
[0021]风力机叶片桨距角可随风速自动调节，以获得最大转速，提高发电量；风速由风速传感器测得，风速传感器同时将实时风速数据送入系统控制器中，系统控制器通过采集风速传感器数据，控制整流器控制角和逆变器超前角，从而使系统运行在高效率发电状态下；同时，为防止串联连接的风力发电机中的某一台或几台出现停机而造成系统的瘫痪，系统控制器在检测到某台风力机停机时，立即给出一个导通信号使串联连接电路中对应的整流器短路，从而保证系统的正常运行。
[0022]输电线路采用直流输电，输电稳定，线路成本低；直流线路首端连接串联方式的整流器组，末端连接系统逆变器，即经过长距离直流输电线路将整流后的风力机群发出的电能送至电流型三相桥式逆变器后进行统一处理，从而实现了风力机的最佳布局；这样还减少了逆变模块中换流设备的使用，同时电流源逆变器的使用，省去了大容量滤波电容器。
[0023]使用同步发电机作为补偿器的同步补偿器模块，使系统具有良好的低电压穿越能力，且经过双电抗连接方式连接系统交流输出端，可抑制逆变器造成的输出电压畸变；补偿器一方面对换流开关和交流输出进行无功补偿，调节输出电压，从而进行并网运行或者独立供电；同步补偿器同时发出有功功率时，又组成了混合发电系统。
【主权项】
1.一种基于直流输电线路的混合风力发电系统，其特征在于包括:可调节桨距角的永磁同步风力发电机群及整流器组、风速传感器、系统控制器、直流输电线路及逆变器、同步补偿器，其中风力机与发电机直接耦合，系统控制器输入端与风速传感器相连，输出端与整流器和逆变器相连，整流器组首尾串联连接后通过直流输电线路连接逆变器，同步补偿器经过双电抗连接方式连接系统交流输出端。2.根据权利要求1所述的一种基于直流输电线路的混合风力发电系统，其特征在于:风力发电机叶片桨距角可随风速自动调节，风速由风速传感器测得，风速传感器同时将实时风速数据送入系统控制器中。3.根据权利要求1所述的一种基于直流输电线路的混合风力发电系统，其特征在于:每台发电机都经过整流后，再使用串联连接方式，即整流器为首尾相连方式连接，整流器采用三相桥式晶闸管整流器。4.根据权利要求1所述的一种基于直流输电线路的混合风力发电系统，其特征在于:含直流输电线路，线路首端连接串联方式的整流器组，末端连接系统逆变器，逆变器采用电流型三相桥式逆变器。5.根据权利要求1所述的一种基于直流输电线路的混合风力发电系统，其特征在于:含同步发电机作为补偿器的同步补偿器模块，经过双电抗连接方式连接系统交流输出端。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于直流输电线路的混合风力发电系统，包括：可调节桨距角的永磁同步风力发电机群及整流器组、风速传感器、系统控制器、直流输电线路及逆变器、同步补偿器；系统控制器采集风速传感器数据，控制整流器控制角和逆变器超前角；风力发电机群经整流后串联连接方式，再经过长距离直流输电线路将风力机群发出的电能送至逆变装置后进行统一处理，减少换流设备的使用，从而实现风力机的最佳布局；搭配上用同步发电机做为补偿器且采用双电抗连接方式的无功补偿模块，进行并网运行或者独立供电，具有良好的低电压穿越和抑制输出电压畸变能力，同步补偿器同时发出有功功率时，组成混合发电系统；整个系统高效、经济、稳定。
【IPC分类】H02J3/38
【公开号】CN204858593
【申请号】CN201520683173
【发明人】周文庆, 周莉, 蒋涛
【申请人】安徽理工大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月6日