专利名称：风力发电并网的切换系统及方法
技术领域：
本发明涉及风力发电与电力电子技术领域，特别涉及一种风力发电并网的切换系统及方法。
背景技术：
风能作为一种清洁的可再生能源，从70年代中期开始受到世界各国的重视，其中，直驱式永磁风力发电机组是风力发电发展的趋势。目前，大型机组并网发电，已成为世界风能利用的主要形式。现有技术中，直驱式风力发电机组的并网变流器功率等级与发电机相当，发电机发出的电能全部通过变流器变换为频率、电压恒定的交流电馈入电网，并通过对电机侧变流器电流的控制而控制电磁转矩，使之实现最大功率输出。如果外界没有风，风很小或风很大，风力发电机将停止运行，不能发电。在并网型风力发电系统中，风力发电突然停止，将对电网造成很大冲击，严重威胁电网的运行安全。 当风机停止输出时，目前有采用并网发电和电网无功功率补偿一体化的方法，使逆变器单独对电网进行无功补偿，改善电能质量。当风机出力很小时，通过设置压缩空气储能系统的方法，为风能转换机构提供稳定的风力，保证风机的连续稳定发电，或者通过在发电机定子绕组分段抽头形成能够进行多级调整功率的发变电系统，稳定风机的输出。但是在现有技术中，没有提出一种当风机出力很大时风能的更大利用办法。风机输入功率为
权利要求
1.一种风力发电并网的切换系统，包括风电机组，所述风电机组包括顺序连接的风机、 发电机和变流器，所述变流器的输出接外部的电网，其特征在于，所述风力发电并网的切换系统还包括与所述变流器并联的渐变电子开关和断路器；与所述渐变电子开关、断路器连接的切换装置，用于测量所述风机的输出功率并与所述变流器的额定功率相比较在所述风机的输出功率大于所述变流器的额定功率时，控制所述渐变电子开关渐变闭合；以及，在所述渐变电子开关完全闭合后，闭合所述断路器并旁路所述渐变电子开关。
2.根据权利要求1所述的风力发电并网的切换系统，其特征在于，所述渐变电子开关为可控硅开关。
3.根据权利要求1所述的风力发电并网的切换系统，其特征在于，所述切换装置包括监测模块，用于测量所述风机的输出功率；比较模块，用于比较所述风机的输出功率与所述变流器的额定功率；处理模块，用于当所述风机的输出功率不大于所述变流器的额定功率时，使所述渐变电子开关和所述断路器处于断开状态，以使所述发电机发出的电能通过所述变流器并入电网中；当所述风机的输出功率大于所述变流器的额定功率时，闭合所述渐变电子开关，在所述渐变电子开关完全闭合后，闭合所述断路器，以使所述发电机发出的电能通过所述断路器并入电网中。
4.根据权利要求3所述的风力发电并网的切换系统，其特征在于，所述处理模块还用于在所述断路器闭合且所述风机的输出功率小于所述变流器的第二功率时，断开所述断路器，以使所述发电机发出的电能通过所述变流器并入电网中，所述变流器的第二功率小于所述变流器的额定功率。
5.根据权利要求1所述的风力发电并网的切换系统，其特征在于，所述风力发电并网的切换系统还包括变桨控制器，用于在所述断路器闭合后，调节所述风机的叶尖速比，使所述发电机的转速保持不变。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的风力发电并网的切换系统，其特征在于，所述风机与所述发电机、所述断路器的额定功率相同，所述变流器的额定功率小于所述风机的额定功率。
7.根据权利要求6所述的风力发电并网的切换系统，其特征在于，所述风机的额定功率为3兆瓦，所述发电机的额定功率为3兆瓦，所述断路器的额定功率为3兆瓦，所述变流器的额定功率为2兆瓦。
8.根据权利要求7所述的风力发电并网的切换系统，其特征在于，所述变流器的第二功率为1兆瓦。
9.一种风力发电并网的切换方法，应用于风力发电并网的切换系统中，其特征在于，所述风电机组包括顺序连接的风机、发电机、变流器和与所述变流器并联的一渐变电子开关和一断路器，所述变流器的输出接外部的电网，所述风力发电并网的切换方法包括测量所述风机的输出功率；比较所述风机的输出功率与所述变流器的额定功率；当所述风机的输出功率大于所述变流器的额定功率时，控制所述渐变电子开关渐变闭合，在所述渐变电子开关完全闭合后，闭合所述断路器并旁路所述渐变电子开关。
10.根据权利要求9所述的风力发电并网的切换方法，其特征在于，所述方法还包括 在所述断路器闭合且所述风机的输出功率小于所述变流器的第二功率时，断开所述断路器，所述变流器的第二功率小于所述变流器的额定功率。
全文摘要
本发明公开了一种风力发电并网的切换系统及方法，属于风力发电与电力电子技术领域，该风力发电并网的切换系统，包括风电机组，所述风电机组包括顺序连接的风机、发电机和变流器，所述变流器的输出接外部的电网，还包括与所述变流器并联的渐变电子开关和断路器；与所述渐变电子开关、断路器连接的切换装置，用于测量所述风机的输出功率并与所述变流器的额定功率相比较在所述风机的输出功率大于所述变流器的额定功率时，控制所述渐变电子开关渐变闭合；以及，在所述渐变电子开关完全闭合后，闭合所述断路器并旁路所述渐变电子开关。本发明实施例能够提高风能的利用效率。本发明的技术方案可以广泛应用在风力发电系统中。
文档编号H02J3/38GK102377194SQ201010252620
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月12日 优先权日2010年8月12日
发明者李一凡, 王天亮, 秦秀娟, 苗立杰, 谢清明 申请人:北京动力机械研究所