一种具有无功自补偿风光互补发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于发电及光伏发电中的无功补偿领域，特别设及一种具有无功自补 偿风光互补发电系统。
【背景技术】
[0002] 风能、太阳能都是无污染、取之不尽用之不竭的可再生能源。目前，我国已有的和 正在建设的风电场、光伏电站已经有不少。运两种发电方式各有优点，但风能和太阳能都是 不稳定的、不连续的能源。我国属季风气候区，一般冬季风大，太阳福射强度小；夏季风小， 太阳福射强度大，两种能源正好可W相互补充利用。风光互补发电系统有很多优点：利用太 阳能、风能的互补特性，可W获得比较稳定的总输出，提高系统供电的稳定性和可靠性；在 保证同样供电的情况下，可提高±地利用率，达到较好的经济效益，运使得风光互补发电有 着广阔的应用前景。
[0003] 由于风电场及光伏电站一般都处于电网末端，电网电压、频率不够稳定，在设计风 电场、光伏电站时，在升压站部分都装设有无功补偿装置，用来改善电能质量。同时，由于变 压器等电能变换设备的存在，会在整个风电场、光伏电站内会产生感性无功功率，运样需要 由无功补偿装置提供容性无功功率来抵消运部分感性无功功率，减少送出线路中无功功率 所占比例，提高整个电站的电能送出能力。目前，风光互补发电系统主要有W下不足：1.简 单的将两种资源连接在一起，没有充分利用两种能源各自的特点，实现两种发电设备的发 电效率同时最大化；2.风机制造厂及光伏逆变器制造厂仅考虑其本身的输出功率问题，未 从整个系统角度出发，综合考虑输出功率最大化；3.由于实际情况中，大多工况下风机及 光伏逆变器未达到满载运行，其电力转换装置存在一定的功率闲置，未充分利用资源。 【实用新型内容】
[0004] 针对W上风光互补发电系统的不足，本实用新型提供一种具有无功自补偿风光互 补发电系统，充分利用两种能源各自的特点，从整个发电系统的角度来合理利用系统中每 个设备，达到设备寿命周期内效益最大化；结合高性能的DSP忍片，通过驱动电路和保护电 路来实现控制，提高变换器的控制精度，降低故障率，使用单片机P89V51RD2FA来处理显示 和与外部通讯等W减轻DSP的负担；使用可插拔无线通讯电路灵活的实现系统远程监控。
[0005] 一种具有无功自补偿风光互补发电系统，包括风力发电系统和光伏发电系统；
[0006] 风力发电系统和光伏发电系统分别通过第二断路器QF2和第四断路器QF4连接在 35kV配电装置上，35kV配电装置与所升压站之间设置有第五断路器QF5,所述35kV配电装 置通过升压站连接到电网上。
[0007] 所述风力发电系统包括：风机、永磁同步发电机、不可控整流电路、第一稳压电路、 第一可控逆变电路、第一滤波电路、第一断路器QF1、风力箱式变压器及风力变换器控制单 元；
[0008] 所述风机通过机械装置连接永磁同步发电机，永磁同步发电机与不可控整流电路 相连，不可控整流电路输出电能经过第一稳压电路连接可控逆变电路，第一可控逆变电路 输出电能经过第一滤波电路后与第一断路器QFl-侧连接，第一断路器QFl另一侧与风力 箱式变压器低压侧相连，风力箱式变压器高压侧将电能送至整个发电系统35kV配电装置 交流母线；
[0009] 所述风力变换器控制单元的输出端与第一可控逆变电路相连，输入端与风力箱式 变压器输入侧与输出侧的电压与电流采集端相连；
[0010] 其中，所述不可控整流电路由二极管组成；第一稳压电路为电容；第一可控逆变 电路由功率开关器件IGBT组成。
[0011] 所述光伏发电系统包括第二稳压电路、第二可控逆变电路、第二滤波电路、第=断 路器QF3、光伏箱式变压器及光伏发电控制单元，W及至少包括一个单元光伏阵列；
[0012] 所述光伏发电控制单元的输出端与第二可控逆变电路相连，输入端与光伏阵列单 元和主变压器的电压与电流采集端相连；
[0013] 光伏阵列输出与第一稳压电路连接，电能稳压后连接第二可控逆变电路直流侧， 第二可控逆变电路输出交流电能经第二滤波电路后与断路器一侧连接，断路器另一侧与光 伏箱式变压器低压侧相连，光伏箱式变压器高压侧将电能送至整个发电系统35kV配电装 置交流母线；
[0014] 其中，所述第二稳压电路由二极管及电容组成；可控逆变电路由功率开关器件 IGBT组成。
[0015] 所述光伏发电系统控制单元中设有无线通信电路；
[0016] 所述无线通信电路通过串口通讯驱动电路与单片机相连。
[0017] 通过单片机P89V51畑2FA来处理显示和与外部通讯等W减轻DSP的负担；使用可 插拔无线通讯电路灵活的实现系统远程监控。
[0018] 有益效果
[0019] 本实用新型提供一种具有无功自补偿风光互补发电系统，该方法提出采取无功信 号平均的方法，利用大型风光互补电站中多个光伏发电单元的协调进行有功无功控制，风 力发电单元输出电能质量在风机箱式变压器高压侧得到解决，光伏发电单元对整个电站的 有功无功进行调节，由光伏阵列所补无功均匀分配到每一个单元光伏发电系统，将整个发 电系统中每个设备合理利用，实现风光互补系统无功自补偿，达到设备寿命周期内效益最 大化；风力发电系统和光伏发电系统最大功率控制均采取比较控制法，可在实施过程中减 少控制算法工作量，便于实现，同时，由于采取双比较，可有效避免最大功率跟踪失败，避免 系统电能损失；
[0020] 该系统充分利用两种能源各自的特点，从整个发电系统的角度来合理利用系统中 每个设备，达到设备寿命周期内效益最大化，同时，可省去装设专有无功补偿装置，减少初 期投资；结合高性能的DSP忍片，通过驱动电路和保护电路来实现控制，提高变换器的控制 精度，降低故障率，使用单片机P89V51畑2FA来处理显示和与外部通讯等W减轻DSP的负 担；使用可插拔无线通讯电路灵活的实现系统远程监控；为需要对多个单元发电系统进行 远程监控和监测设备运行状态的发电站提供便利，同时为不需要远程监控和监测设备运行 状态的普通用户减少初期投资。
【附图说明】
[0021] 图1为本实用新型所述系统的整体结构示意图；
[0022] 图2为单元风力发电系统与单元光伏发电系统互补发电结构示意图；
[0023] 图3风力机输出功率特性图；
[0024] 图4光伏阵列输出功率特性图；
[0025] 图5为电压电流双闭环控制策略结构图； 阳0%] 图6基于瞬时无功法无功电流检测控制策略结构图；
[0027] 图7为单片机与DSP连接示意图；
[0028] 图8为无线通讯模块通讯示意图。
【具体实施方式】
[0029] 下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。
[0030] 如图1和图2所示，一种具有无功自补偿风光互补发电系统，基于所述的一种具有 无功自补偿风光互补发电控制方法，包括风力发电系统和光伏发电系统；
[0031] 风力发电系统和光伏发电系统分别通过第二断路器QF2和第四断路器QF4连接在 35kV配电装置上，35kV配电装置与所升压站之间设置有第五断路器QF5,所述35kV配电装 置通过升压站连接到电网上。
[0032] 所述风力发电系统包括：风机、永磁同步发电机、不可控整流电路、第一稳压电路、 第一可控逆变电路、第一滤波电路、第一断路器QF1、风力箱式变压器及风力变换器控制单 元；
[0033] 所述风机1通过机械装置连接永磁同步发电机2,永磁同步发电机与不可控整流 电路3相连，不可控整流电路输出电能经过第一稳压电路4连接可控逆变电路，第一可控逆 变电路5输出电能经过第一滤波电路后与第一断路器QF16 -侧连接，第一断路器QFl另一 侧与风力箱式变压器7低压侧相连，风力箱式变压器高压侧将电能送至整个发电系统35kV 配电装置交流母线；
[0034] 所述风力变换器控制单元的输出端与第一可控逆变电路相连，输入端与风力箱式 变压器输入侧与输出侧的电压与电流采集端相连；
[0035] 其中，所述不可控整流电路由二极管组成；第一稳压电路为电容；第一可控逆变 电路由功率开关器件IGBT组成。
[0036] 所述光伏发电系统包括第二稳压电路、第二可控逆变电路、第二滤波电路、第=断 路器QF3、光伏箱式变压器及光伏发电控制单元，W及至少包括一个单元光伏阵列；
[0037] 所述光伏发电控制单元的输出端与第二可控逆变电路相连，输入端与光伏阵列单 元和主变压器的电压与电流采集端相连；
[0038] 光伏阵列输出与第一稳压电路连接，电能稳压后连接第二可控逆变电路直流侧， 第二可控逆变电路输出交流电能经第二滤波电路后与断路器一侧连接，断路器另一侧与光 伏箱式变压器低压侧相连，光伏箱式变压器高压侧将电能送至整个发电系统35kV配电装 置交流母线；
[0039] 其中，所述第二稳压电路由