专利名称：链式风力发电并网系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及高压大容量全功率并网风力发电机组，尤其涉及一种 链式风力发电并网系统。
背景技术：
风力发电技术近年来取得了长足的发展，现有的风力发电并网方式主要分为直接功率并网、部分功率变换并网、全功率变换并网三种。
直接功率并网技术和部分功率变换并网技术相对简单，较为成熟，但 发电范围窄，无法对电能质量进行控制。随着风电装机容量在整个电力系 统中所占比例逐年增加，电力系统对风电机组的并网要求越来越严格，直 接功率并网和部分功率变换并网系统的这些缺点限制了他们进一步发展。
对于采用全功率变换并网技术的风力发电机组，随着单机发电容量向
5MW以上发展，原来的690V电压等级显然不能适应如此之高的功率等级， 风力发电机的输出电压有不断提高的趋势。近年来，高压电力电子器件的 发展带动了高压全功率变流器的发展，高压并网可以减少损耗和有色金属 的使用，但是大容量高压并网变流器技术更复杂，而且高压电力电子器件 和高压变流器的可靠性也有待进一步的验证。
同时，传统的低压风力发电机的每相绕组经常由多个绕组并联构成， 以提高容量；而高压风力发电机的每相绕组经常由多个绕组串联构成，以 提高电压，但以上方式均不能同时满足高容量及高电压的需求。
实用新型内容
鉴于目前现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种链式风力
发电并网系统，是基于变流器链式的全功率变换并网系统，它不仅具有传 统全功率变换并网系统的优点，而且解决了高压全功率并网变流器技术复 杂，可靠性低的问题。
本实用新型所述的链式风力发电并网系统，有如下两种实现方式
实现方式一直流链式风力发电并网系统
直流链式风力发电并网系统，包含以下部分风力发电机、变流器和 联结装置，其中变流器包括与风力发电机相连的发电机侧变流器。
首先将风力发电机的每相采用多组绕组结构，多组绕组可以并联或串 联，然后将这些多绕组分别输出，各接到发电机侧变流器上，将交流转换 为直流，在通过连接装置进行串联或并联后并入直流电网。
实现方式二交流链式风力发电并网系统
交流链式风力发电并网系统，包含以下部分风力发电机、变流器和 联结装置，其中变流器包括通过直流母线连接的发电机侧变流器和电网侧 变流器。
首先将风力发电机的每相采用多组绕组结构，多组绕组可以并联或串 联，然后将这些多绕组分别输出，各接到发电机侧变流器上，将交流转换 为直流，该直流输出到电网侧变流器上，电网侧变流器是由若干个基本变 流单元通过串联连接而形成的单相或三相变流器，每一个变流单元可以输 出PWM波或方波，通过输出波形的叠加合成，形成更多电平台阶的阶梯波， 即每一项的输出，以逼近正弦输出电压，使用滤波器后，输出近似为正弦 交流电，然后该交流电通过联结装置进行串联或并联，最后并入电网。
本实用新型所述的一种链式风力发电并网系统，其特点在于随着变流 器串联数目的增加，输出电压的电平数，即输出波形的台阶数的增加，从 而使得输出电压或电流波形的谐波含量减小；同时，由于多个变流单元串 联完成整个变流任务，虽然整体输出开关频率变高，但各个变流单元功率 器件，即电力电子器件的开关频率并不高；此外与传统电路相比功率器件 承受的电压应力减小，在高压应用中无需均压电路，同时可避免大的du / dt所导致的绝缘和电磁干扰等问题；当各串联的变流单元中有一个单元
故障时，可通过把此单元短接而退出工作，其它单元仍然能够正常工作， 保证系统正常运行，提高了可靠性；变流单元可以模块化生产，系统扩展 容易。
本实用新型所属的一种链式风力发电并网系统，可以提高并网的电压 等级和容量，并且所使用的低压小容量的并网变流器较传统的高压并网变 流器技术成熟，可靠性高，控制灵活。
图1交流链式风力发电并网系统 图2直流链式风力发电并网系统
图中1、风力发电机，2、发电机一相绕组，3、发电机二相绕组，4、发
电机三相绕组，5、变流器组，6、联结装置，7、电网，8—19、绕组，20
—31、发电机恻变流器，32—43、电网恻变流器。
具体实施方式
实施例一直流链式风力发电并网系统
如图2所示，直流链式风力发电并网系统包括风力发电机l、变流
器5、联结装置6，其中变流器5包括与风力发电机1相连的发电机侧变 流器20—31。
具体实施方式
如下
步骤一风力发电机1的一相绕组2、 二相绕组3、三相绕组4采用 多组绕组结构，每个多绕组8—19采用并联或串联。
步骤二将这些多组绕组8—19分别输出，各接到发电机侧变流器20 一31上，将交流转换为直流，发电机侧变流器20—31主要对风力发电机 进行控制，实现发电量优化。
步骤三上述直流在通过联结装置6进行串联并入直流电网。
实施例二交流链式风力发电并网系统
如图1所示，交流链式风力发电并网系统包括风力发电机1、变流
器5、联结装置6，其中变流器组5包括通过直流母线连接的发电机侧变 流器20—31和电网侧变流器32—43。
具体实施方式
如下-
步骤一风力发电机1的一相绕组2、 二相绕组3、三相绕组4采用 多组绕组8—19串联方式连接。
步骤二将这些多组绕组8—19分别输出，分别接到一个发电机侧变
流器20—31上，将交流转换为直流，该直流再通过电网侧变流器32—43
变为交流，发电机侧变流器20—31与电网侧变流器32—43分别通过直流
母线连接。发电机侧变流器20—31主要对风力发电机进行控制，实现发
电最优化，电网侧变流器32—43主要控制并网电能质量。
步骤三电网侧变流器32—43的交流输出采用链式连接后通过联结装 置6进行星形或角形联结。
步骤四上述交流通过联结装置6输出并入到交流电网7中。
权利要求1.链式风力发电并网系统，包括以下组成部分风力发电机、变流器、联结装置，其特征是利用多个输出级链式连接的低压小容量变流器，提高并网容量和电压等级；其中风力发电机的每相分别与变流器相连接；变流器与连接装置相连接；连接装置连接到电网系统。
2. 如权利要求书1中所述的链式风力发电并网系统，其特征在于， 风力发电机采用多组绕组结构，每组绕组分别单独输出。
3. 如权利要求书1中所述的链式风力发电并网系统，其特征在于链 式风力发电并网系统能采用交流并网和直流并网两种方式。
4. 如权利要求书3中所述的链式风力发电并网系统，其特征在于， 采用直流并网时，变流器包括与风力发电机相连的电网侧变流器。
5. 如权利要求书3中所述的链式风力发电并网系统，其特征在于， 采用交流并网时，变流器包括通过直流母线连接的发电机侧变流其和电网 侧变流器。
6. 如权利要求书3中所述的链式风力发电并网系统，其特征在于， 当采用交流并网时，风力发电机的每相电网侧变流器是相互串联的。
7. 如权利要求书6中所述的链式风力发电并网系统，其特征在于风 力发电机的每相输出是相互独立的。
8.如权利要求书2中所述的链式风力发电并网系统，其特征在于，采用交流并网时，电网侧变流器的交流输出进行星形联结或角形联结后并 入交流电网。
专利摘要本实用新型所涉及链式风力发电并网系统，该系统既可以直流并网也可以交流并网，在直流并网时，风力发电机的每相并联或串联的绕组分别输出，交流电转换为直流电后通过联结直接并入直流电网；在交流并网时，风力发电机的每相并联或串联的绕组分别输出，电网侧变流器各接一台并网变流器，众多并网变流器输出通过串联连接，并且输入电网的为近似的正弦交流，达到提高并网的容量和电压等级的目的。
文档编号H02J3/38GK201194332SQ20082007943
公开日2009年2月11日 申请日期2008年3月17日 优先权日2008年3月17日
发明者刘京斗, 芬 唐, 王子洋, 童亦斌, 涛 雷 申请人:北京能高自动化技术有限公司