风力发电机组及其微网供电装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组及其微网供电装置。
【背景技术】
[0002]风力发电机组内一般会带有小功率负载(诸如环控、偏航、变桨等系统以及消防、航灯、照明等基础设备)，这些负载通常借助自身的风力发电机输送给电网的电能工作。
[0003]在很多情况下，电网无法正常供电(例如，电网故障无法输送电能，或者，风力发电机组周围的风速较小，发电机的转速较小或不转，无法达到供电要求)，但此时，为了保障风力发电机组的运行安全，这些小功率负载依然需要正常工作。
[0004]为了解决上述问题，现有技术中通常会采用设置大功率电源的方式为负载供电，但这种方式持续时间较短，无法满足长时间供电的需求。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于，提供一种风力发电机组及其微网供电装置，在风力发电机组未并网时，长时间为风力发电机组内的负载供电。
[0006]根据本实用新型的一方面，提供了一种风力发电机组的微网供电装置，所述装置包括:依次连接的整流单元、直流母线和逆变单元;在风力发电机组未并网时，所述整流单元的交流侧与风力发电机的输出端连接，所述逆变单元的交流侧与所述风力发电机组的负载连接。
[0007]如上所述的风力发电机组的微网供电装置，还包括储能单元，所述储能单元连接所述直流母线。
[0008]如上所述的风力发电机组的微网供电装置，所述整流单元的交流侧与所述风力发电机的输出端之间设置有第一开关，所述逆变单元的交流侧与所述负载之间设置有第二开关;在风力发电机组未并网时，所述第一开关及所述第二开关闭合。
[0009]如上所述的风力发电机组的微网供电装置，还包括:用于在风力发电机组未并网时控制所述第一开关及所述第二开关闭合的控制器，所述控制器与所述第一开关及所述第二开关连接。
[0010]如上所述的风力发电机组的微网供电装置，所述风力发电机为多绕组发电机;所述整流单元包括与所述风力发电机的绕组个数相同的整流器;在所述风力发电机组未并网时，各所述整流器的输入端分别与所述风力发电机的一个绕组连接，各所述整流器的输出端相互并联或串联后连接至所述直流母线。
[0011]如上所述的风力发电机组的微网供电装置，所述第一开关包括多个分别设置在所述各整流器与所述风力发电机的各绕组之间的开关装置。
[0012]如上所述的风力发电机组的微网供电装置，还包括至少一个直流电源和/或交流电源;所述直流电源通过DC-DC转换器连接在所述直流母线上，或通过DC-AC转换器连接在所述整流单元的输入端或所述逆变单元的输出端;所述交流电源通过AC-DC转换器连接在所述直流母线上，或直接连接在所述整流单元的输入端或所述逆变单元的输出端。
[0013]如上所述的风力发电机组的微网供电装置，所述直流电源包括光伏发电机，所述交流电源包括燃料发电机和/或风力发电机。
[0014]根据本实用新型的另一方面，提供了一种风力发电机组，包括:依次连接的风力发电机和如上任一项所述的风力发电机组的微网供电装置。
[0015]本实用新型实施例提供的风力发电机组及其微网供电装置，在风力发电机组未并网时，将微网供电装置投切至风力发电机与风力发电机组的负载之间，通过来自风力发电机的较小的转速产生的电能以为风电机组上的负载供电，既保障了负载的长时间的正常运行，又节省了能源。
【附图说明】
[0016]图1为示出本实用新型提供的风力发电机组的微网供电装置的一个实施例的应用场景图；
[0017]图2为示出本实用新型提供的风力发电机组的微网供电装置的另一个实施例的应用场景图；
[0018]图3为示出本实用新型提供的风力发电机组的微网供电装置中整流单元的一个实施例的应用场景图；
[0019]图4为示出本实用新型提供的风力发电机组的微网供电装置中整流单元的另一个实施例的应用场景图；
[0020]图5为示出本实用新型提供的风力发电机组的微网供电装置中第二开关与负载连接处的一个实施例的结构示意图；
[0021]图6为示出本实用新型提供的风力发电机组的微网供电装置的又一个实施例的应用场景图。
[0022]附图标号说明:1-风力发电机;2-整流单元;3-直流母线；4-逆变单元;5-储能单元;6-负载;7-第一开关;8-第二开关;9-直流电源；10-交流电源；11-发电机开关柜；12-低压侧开关；13-配电变压器。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图详细描述本实用新型的示例性实施例。
[0024]实施例一
[0025]如图1所示，其为示出本实用新型提供的风力发电机组的微网供电装置的一个实施例的应用场景图，图中的虚线框中的部分代表微网供电装置，该装置包括:依次连接的整流单元2、直流母线3和逆变单元4;在风力发电机组未并网时，整流单元2的交流侧与风力发电机I的输出端连接，逆变单元4的交流侧与风力发电机组的负载6连接。
[0026]由于天气变化的无规律性，风力发电机组周围的风速有时候会很小，这时，风力发电机I的转速较小(如风力发电机I额定转速的20 % -30 % )，其输出功率无法达到并网发电的要求，从而无法通过并网电压为风力发电机组的负载6供电。在本实施例中，为了给风力发电机组内的机械、电子、电气元件提供良好的环境条件，并提供其他必要的安全措施，该负载6包括但不限于环控系统(湿度、温度、盐雾)、消防、航空灯、航海灯、塔架照明、偏航及润滑、变桨和UPS等设备;在非并网时，需要对风力发电机组内所有部件在不并网发电情况下完成通电调试，因此，该负载6还包括但不限于变流系统、主控系统、水冷系统、机舱及柜体、海上特殊系统等。
[0027]在风力发电机组未并网时，将微网供电装置投切至风力发电机I与负载6之间。首先，利用整流单元2对风力发电机I的较小的转速产生的电能进行整流，将不稳定的带有大量谐波的交流电转化为直流电；然后，通过直流母线3，将直流电输送给逆变单元4，逆变单元4将直流电转化为稳定可用的交流电，以为负载6供电。在本实施例中，为负载6供电的交流电可以为50Hz或60Hz，电压等级可根据不同国家和地区对负载6电压的要求来确定。
[0028]进一步的，在上述的微网供电装置中，还包括储能单元5，该储能单元5连接直流母线3。在风力发电机组未并网时，该风力发电机组的微网供电装置被投切至风力发电机I与风力发电机组的负载6之间。具体地，储能单元5可设置在整流单元2的交流侧、整流单元2的直流侧或逆变单元4的交流侧，但需要通过连接不同的电流转换器以适应交直流的转换。例如，可将储能单元5设置在整流单元2的交流侧或逆变单元4的交流侧时，可通过DC-AC转换器进行直流与交流的转化;将储能单元5设置在整流单元2的直流侧，可通过DC-DC转换器进行直流与直流的转化。在本实施例中，储能单元5会储存来自风力发电机I的小转速产生的电能，并与风力发电机I一起为负载6供电，当风速很小或台风天气时，风力发电机I的转速为零时，储能单元5可单独为负载6供电，以保证负载6能够长时间的正常工作。
[0029]本实用新型实施例提供的风力发电机组的微网供电装置，在风力发电机组未并网时，被投切至风力发电机与风力发电机组的负载之间，并可进一步通过储能单元，储存来自风力发电机的较小的转速产生的电能以为负载供电，既保障了负载的长时间的正常运行，又节省了能源。
[0030]实施例二
[0031]图2为示出本实用新型提供的风力发电机组的微网供电装置的另一个实施例的应用场景图，其可视为图1的一种具体实现方式，如图2所示，微网供电装置包括:依次连接的整流单元2、直流母线3和逆变单元4;在风力发电机组未并网时，整流单元2的交流侧与风力发电机I的输出端连接，逆变单元4的交流侧与风力发电机组的负载6连接，在上述微网供电装中还包括连接直流母线3的储能单元5。
[0032]在本实施例中，为了避免由于某一时刻风速过大，风力发电机I的输出功率瞬间增大，威胁负载6的安全运行，可预先将风力发电机组叶片的迎风角度调整到一个小角度，使风力发电机I能在较低的转速下运行(一般情况下低于风力发电机的最低并网转速)，同时这一措施也保证了微网供电装置的安全运行。
[0033]进一步地，整流单元2的交流侧与风力发电机I的输出端之间设置有第一开关7，以实现微网供电装置和风力发电机I之间的投切。通常情况下，风力发电机I会通过发电机开关柜11与并网发电主回路中的变流器(图中未示出)连接，在风力发电机I的转速较小时，为了避免变流器消耗能量，可断开发电机开关柜11，使变流器与发电机绕组断开，此时闭合第一开关7，风力发电机I的能量可最大限度的输出至微网供电装置。在风力发电机I的转速过低或不转时，风力发电机I反而成了储能单元5的负载6，此时，可断开第一开关7，以防止风力发电机I消耗电能。
[0034]如图3所示，其为示出本实用新型提供的风力发电机