[实用新型]风力发电机组和风力发电站

说明书

技术领域

本实用新型涉及风电场风电机组并网发电谐波治理方法，属于风电场并网控制技术领域。

背景技术

随着电力电子技术的成熟，新建风电场的机组发电过程大多是由电力电子逆变器控制，不论是双馈控制发电机转子励磁或者使用逆变器直接并网都存在由于脉宽调制产生的非线性谐波问题。虽然控制方法和逆变器IGBT开关频率的提升都可以减小谐波输出，但是基于控制方法的局限和提升IGBT开关频率所带来的损耗问题，有害谐波仍然需要借助其他方法加以抑制。

同时由于风电场大多采用单一型号机组，其在算法上的缺陷，也会在相同机组并网时相互叠加，放大算法上的缺陷带来的波形畸变量，如此在风电场的输出存在比常规电厂更大的波形畸变和丰富的谐波注入到电网，影响电网发电质量。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种针对风电场并网发电输出谐波抑制的方案，用来降低由于电力电子逆变器控制的风电机组并网发电注入到电网中的有害谐波。提高风电场并网发电质量，减少风电场谐波对电网的干扰。同时还提供了一种风力发电机组和风力发电站系统构架。

为实现上述目的，本实用新型的方案包括：

风力发电机组，包括风力机、发电系统和用于连接电网的变压器，所述变压器为移相变压器。

风力发电站，包括至少两台空间相邻、型号相同的风力发电机组，每台风力发电机组包括风力机、发电系统和用于连接同一馈线的变压器，所述变压器为移相变压器，各风力发电机组所对应移相变压器的移相角度依次相差60/N，N为风力发电机组台数。N=5，各风力发电机组所对应移相变压器均为Yd11接法，移相角分别为-24°，-12°，0°，+12°，+24°。

在风电场风电机组多台集中馈线并网的普遍接线方式下，使用并网变压器移相方法，使产生在风电机组控制的谐波在馈线电网中相互抵消，降低风电场上网的谐波输出。

附图说明

图1是谐波抑制方案的系统原理图。

具体实施方式

本实用新型的风力发电机组主要构成与现有风力发电机组相同，从外形来讲，包括风轮、机舱、塔架和基础，从能量传递上来讲，依次包括风力机、发电系统和变压器，通过变压器连接电网，本实用新型的风力发电机组，变压器为移相变压器。发电系统包括发电机与PWM逆变器等电力电子设备。

进一步的，所述(2)中风电机组采用移相变压器并网，所特指的移相变压器均连接在一条馈线上，连接到一条馈线上的机组为空间相邻的同型号机组。

对于风力发电站（风电场）谐波抑制，应当根据风电机组地理环境条件，选择机组并网馈线，让相邻同型号机组联结到一条馈线上；使一条馈线上连接的上网机组变压器采用相同角度不同相位的移相变压器；移相变压器移相角度为角度对称分配，其中N为连接的机组台数。

即如图1，连接到一条馈线上的机组为空间相邻的同型号机组。5台机组分别对应的移相变压器为T1、T2、T3、T4、T5，T1-T5是相同角度不同相位的移相变压器。

本实施例中，移相变压器采用Yd11连接，将5台移相变压器二次侧各绕组相对于一次绕组的移相角列表如下：

当5台风电机组并联运行同时并网发电时，对其中一台机组一次相电流作傅里叶级数展开可得：

其中I_d为风电机组控制逆变器中折算到移相变压器二次侧的等效直流电流，根据上式可以分别列出其他几台风机输出的电流：i_A1、i_A2、i_A3、i_A4、i_A5。上网汇入电网中总电流i_A=i_A1+i_A2+i_A3+i_A4+i_A5。从这些式子可以看出，二次电流只有6k±1次谐波(k＝0，1，2，…)，如果称6k+1次谐波为正序谐波（含基波），称所有6k-1次谐波为负序谐波，则I_A可以表示为i_A=i_A++i_A-，其中：