[发明专利]一种风电机组控制系统逆变应急电源装置

说明书

本发明公开了一种风电机组控制系统逆变应急电源装置，包括超级电容模组组合，超级电容模组组合与逆变应急电源主电路连接，逆变应急电源主电路分别与检测部和控制部连接，检测部与控制部连接；本发明设计有高电压穿越应急供电回路和低电压穿越应急供电回路，在储能环节的能量配置上只需满足低穿的容量需求，减小储能环节的成本、体积和重量。本发明的变流环节采用双向变流设计方式，简化了充电电路和隔离电路，摒弃变压器的隔离方式，有利于减小整个系统的成本、体积和重量；本发明的逆变应急电源主电路采用固态继电器作为静态开关，网压正常时装置实时在线并网，网压异常时无缝切换至逆变应急模式，减少电流冲击。

技术领域

本发明属于应急电源领域，具体涉及一种风电机组控制系统逆变应急电源装置。

背景技术

风能是一种无污染可持续利用的资源，合理有效的开发风能能带来巨大的经济、社会及环保效益，目前我国风电机组的单机容量已到达兆瓦等级，具备很强劲的发展前景。风电机组的控制系统包括主控制系统、机舱偏航控制系统及叶轮变桨控制系统，其中主控制系统是风电机组控制的核心，实现机组的发电控制；偏航控制系统主要完成机舱及轮毂电源分配与转换及辅助功能控制；变桨控制系统的主要功能是调节桨叶角度改变风力机的能量转换效率来控制风电机组的功率输出，在风电机组停机时提供空气制动。当风电机组控制系统的供电网压异常(供电网压异常，通常指供电网压跌落或上升时为控制系统供电的三相400V交流电压超出允许的工作范围)时，最直接的后果就是导致风电机组脱网运行，降低机组的发电效率，当风电机组重启发电并网时又会对电网造成冲击，影响电网质量。为了保证风电机组端电压异常时机组不脱网而持续运行，风电机组对高电压穿越(简称高穿)和低电压穿越(简称低穿)的要求如下：风电机组具有在测试点电压升高至130％额定电压时能够保证不脱网连续运行500ms的能力、升高至125％额定电压时能够保证不脱网连续运行1000ms的能力、升高至120％额定电压时能够保证不脱网连续运行10s的能力、升高至110％额定电压时能够保证不脱网连续运行的能力；风电机组具有在测试点电压跌落小于85％额定电压时能够保证不脱网连续运行2000ms的能力。

为了辅助风电机组控制系统实现高穿和低穿，目前市面上也有一些逆变应急电源设备，在储能环节上一般选用蓄电池，体积重量大，充电时间长，循环使用寿命短，使用后硫酸溶液污染环境，后期维护成本高；在控制方式上一般对高穿和低穿采用统一但粗糙的控制策略，只要出现高穿或低穿则启动且只能启动储能环节能量应急供电模式，但由于风电机组对高穿的总体能量(穿越时间)需求远高于低穿，所以储能柜的体积、重量和成本都大，更有甚者由于受到储能环节的限制仅能实现低穿功能；在逆变输出终端一般采用变压器隔离方式增加设备的成本、体积和重量；在并网模式上一般采用“离线式”，即先检测到电网故障再动作切换至逆变应急模式，既影响供电也造成冲击。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种风电机组控制系统逆变应急电源装置解决了目前市面上逆变应急电源设备存在的高穿和低穿控制策略粗糙、不能实时在线并网、储能柜的体积、重量和成本大以及模式切换时电流冲击的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种风电机组控制系统逆变应急电源装置，包括超级电容模组组合，所述超级电容模组组合与逆变应急电源主电路连接，所述逆变应急电源主电路分别与检测部和控制部连接，所述检测部与控制部连接；

所述超级电容模组组合用于应急能源的存储和释放；所述逆变应急电源主电路用于辅助风电机组的控制系统实现高穿和低穿保证发电量，并实现装置实时在线并网，模式转换时无缝切换减少电流冲击；所述检测部用于在检测点检测电流和电压，并将检测的电流和电压反馈给控制部；所述控制部用于接收检测部采样的电压和电流作为闭环控制的反馈信号，并将闭环输出的结果与载波比较，生成高速驱动信号实时发送至逆变应急电源主电路的电气元件中，保证系统电压和电流处于稳定可控的状态。