[实用新型]一种用于风力发电机一次调频的装置

说明书

本实用新型公开了一种用于风力发电机一次调频的装置，包括风力发电机和飞轮储能系统；风力发电机包括依次连接的叶片、齿轮箱、风机转子和风机变流器，风机变流器的输出端与电网连接；飞轮储能系统包括真空室以及设置在真空室内部并由轴承支撑的飞轮，其中，飞轮储能系统还包括设置在真空室内部的离合器，离合器的一端与飞轮连接，离合器的另一端连接有变速箱，变速箱与齿轮箱连接；风机变流器与电网之间设置有用于采集电网频率的信号采集系统，信号采集系统的输出端分别与离合器和变速箱的受控端连接。本实用新型不但减少了传统飞轮储能中异步电机的结构及其并网相关的电力电子元件，降低了飞轮储能的建设成本，还为电网频率提供了支持。

技术领域

本实用新型涉及风力发电机技术领域，具体涉及一种用于风力发电机一次调频的装置。

背景技术

由于风力发电技术不断成熟，风力发电机在新能源发电中占比不断提高，成为主流的新能源发电形式，其并网可靠性愈发受到重视。由于风力发电机在原理上不同于传统同步发电机，其存在电力电子元件，在电网频率波动中较难提供有功支持，因此，提高其调频能力受到重视。

飞轮储能系统是一种机电能量转换的储能装置，包括飞轮、轴承、异步电机、电力电子元件和真空室，可实现电能的输入、储存和输出。

在储能时，外界电能通过电力电子元件变换后驱动电机运行，电机带动飞轮加速旋转，直至达到设定的某一转速；在飞轮加速旋转的过程中，飞轮以动能的形式把能量储存起来，完成电能到机械动能转换的储存能量过程，能量储存在高速旋转的飞轮体中；之后，飞轮以设定的那一转速旋转，直到接受到一个能量释放的控制信号。

在释能时，电机作为发电机使用，高速旋转的飞轮拖动电机发电，经电力电子元件输出适用于负载的电流和电压，完成机械动能到电能转换的释放能量过程；在释能的过程中，飞轮的转速不断的下降。

飞轮储能系统的维护周期较长，一般为十年以上，且其储能容量高，时间为分钟级，这与风力发电转子时间常数吻合。因此，能将飞轮储能系统应用于风力发电机来实现风力发电机的一次调频，是现阶段本技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种用于风力发电机一次调频的装置，可实现风力发电机的一次调频。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。

一种用于风力发电机一次调频的装置，包括风力发电机和飞轮储能系统；所述风力发电机包括依次连接的叶片、齿轮箱、风机转子和风机变流器，风机变流器的输出端与电网连接；所述飞轮储能系统包括真空室以及设置在真空室内部并由轴承支撑的飞轮，其中，所述飞轮储能系统还包括设置在真空室内部的离合器，离合器的一端与飞轮连接，离合器的另一端连接有变速箱，变速箱与齿轮箱连接；所述风机变流器与电网之间设置有用于采集电网频率的信号采集系统，信号采集系统的输出端分别与离合器和变速箱的受控端连接。

优选的，所述所述信号采集系统为包括80C196MC芯片的微控制器。

优选的，所述轴承为油浮轴承，转速限制在10000r/min之下。

由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。

本实用新型通过将飞轮储能系统与风力发电机的齿轮箱通过离合器机械相连，使飞轮储能系统的功率通过风机转子-风机变流器至电网，不但减少了传统飞轮储能中异步电机的结构及其并网相关的电力电子元件，降低了飞轮储能的建设成本，还通过设置的信号采集系统和变速箱将飞轮储能引入风力发电一次调频领域，结合风机转子动能，为电网频率提供了支持。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的一次调频过程中的有功出力策略。