一种用于风电机组并网时的动态拓扑制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于风电机组并网时的动态拓扑，涉及新能源领域。本装置设置有零过渡动态并网信号单元，零过渡动态并网条件检测与有功潮流方向检测单元，电力电子开关单元和零过渡动态并网控制单元。与现有技术相比，本实用新型专利技术具有滤波器节能、提高风力发电效率和电网电压质量以及提高并网逆变器使用寿命的特点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及新能源领域，特别涉及一种风电机组零过渡动态并网装置。
技术介绍
能源供应形式的多样化是降低一个国家能源风险、提高能源安全的重要战略之一。21世纪，由于工业化和城市化的驱动，世界能源需求将继续大幅度增长。为了满足日益增长的能源需求，需要开展大规模的能源基础设施建设以增加能源供应能力。但由于资源和环境条件的严重制约，世界能源供应形势面临严峻挑战。风力发电是当今世界可再生能源开发利用中技术最成熟、最具开发规模和商业化发展前景的发电形式，由于其在减轻环境污染、调整能源结构、促进可持续发展等方面的突出作用，展现了良好的发展前景，是中国和世界重要的后续能源之一。风力发电是一种特殊的电力，具有许多不同于常规能源发电的特点。早期的风电场规模很小，风电机组大多采用小容量异步发电机组，风电场直接和配电网相连，满足地区供电需求，风电场给电网带来的影响主要是局部的谐波污染、电压波动及闪变等电能质量问题，不会给大电网的安全稳定运行产生明显影响。由于风速的波动性、随机性引起风电场输出功率变化，以及风电场一般都处于电网的末端，此处电网的网架结构相对薄弱，因此风电机组并网时输出功率波动和电流冲击可能会出现电网电压波动、线路传输功率超出热极限、系统短路容量增加和系统暂态稳定性改变等一系列问题。因此，必须通过合理的动态并网技术来解决风电机组并网引起的一系列问题。
技术实现思路
本技术通过下述技术方案解决风电机组并网引起的上述问题：一种用于风电机组并网时的动态拓扑，包括零过渡动态并网信号模块；所述零过渡动态并网信号模块的输入端分别与电网、风电机组和电力电子开关各侧安装三相交流电压互感器和三相电流互感器的二次侧输出信号端以及风电机组并网逆变器的同期并网条件满足输出信号端相连接；零过渡动态并网信号模块的输出端与零过渡动态并网条件检测与有功潮流方向检测模块的输入端相连接；零过渡动态并网条件检测与有功潮流方向检测模块的输出端与零过渡动态并网控制模块的输入端相连接；零过渡动态并网控制模块的输出端与电力电子开关模块的输入端相连接；电力电子开关模块输出端分别与风电机组滤波器和电网相连接，即当风电机组并网时，电力电子开关模块将风电机组滤波器与电网接通；当风电机组解列时，电力电子开关模块将风电机组滤波器与电网断开。在上述的一种用于风电机组并网时的动态拓扑，所述的零过渡动态并网条件检测与有功潮流方向检测模块包括计算子模块：采用微处理器或工控机以及检测算法，通过从总线从双口存储器的另一个端口读取数据，获得电网、风电机组和并网开关各侧的电流和电压瞬时值，计算出各侧的三相电压和电流的幅值和相位、有功功率和无功功率的大小及方向、功率因数以及系统频率和等值参数，并将计算结果存储到计算存储器中；计算存储器：存储计算子模块的计算结果；脉冲形成电路；采用电子电路，当检测模块检测到并网开关两侧的电压和电流瞬时值以及系统等值参数使并网时并网开关的动态电压和动态电流的衰减非周期分量接近零时，脉冲形成电路输出一个零过渡动态并网条件满足脉冲信号，该脉冲信号幅值和脉宽需要与实际控制系统和电力电子开关触发电路的设计要求相匹配。在上述的一种用于风电机组并网时的动态拓扑，所述的零过渡动态并网信号模块包括：前置处理子模块：前置处理子模块采用电子电路将电网、风电机组和并网开关各侧安装三相交流电压互感器和电流互感器二次侧的电压信号和电流信号转换为多路模拟量同步数据采集子模块可接受的模拟电压信号，并且进行滤波、去噪处理；多路模拟量同步数据采集子模块：设置1个采样微处理器、3个8路带有采样保持的模拟量交流采样独立通道的采样电路、1个模数AD转换器、一个双口存储器和工业总线；采样微处理器控制3个8路采样电路从前置处理子模块输出读取经过转换和滤波的电网、风电机组和电力电子开关各侧安装三相交流电压互感器和三相电流互感器的二次侧输出信号端的数据，并将其数据带时标从指定端口存储到双口存储器；数据存储采用循环方式；数据通信采用总线方式。在上述的一种用于风电机组并网时的动态拓扑，所述的零过渡动态并网控制模块采用高性能微处理器或工控机以及控制算法，根据从零过渡动态并网条件检测与有功潮流方向检测模块获得的零过渡动态并网条件信息、同期并网信息、有功潮流方向信息和从调度获得并网或解列命令，对风电机组实施并网或解列控制。在上述的一种用于风电机组并网时的动态拓扑，所述的电力电子开关模块包括电力电子开关组件：所述电力电子开关组件包括单相电力电子开关组件和三相电力电子开关组件；单相电力电子开关组件：包括一组正反极性并联的两个晶闸管；三相电力电子开关组件：A、B、C三相中的每一相设置正反极性并联的两个晶闸管，三相互相独立，形成三个独立的开关；三相电力电子开关组件的一侧连接发电机组的滤波器，另一侧连接上网耦合变压器低压侧；三相电力电子开关组件的耐压水平和开关能力的设计与实际应用对象相匹配，除满足相应的技术标准和规范之外，在系统出现过电压和过电流以及散热系统故障情况下，三相电力电子开关组件正常工作；电力电子开关触发电路：采用电子电路，每一相电力电子开关触发电路设置三个输入端口和两个输出，一个输入端连接电力电子开关组件的电压和电流的过零检测信号，以过零点为触发脉冲的中心点，形成过零触发脉冲，用于维持电力电子开关组件的正常工作；一个输入端连接零过渡动态并网条件满足脉冲信号；一个输入端连接零过渡动态并网控制模块输出的并网控制电平信号，该信号分别与“零过渡动态并网条件满足脉冲信号”和“过零触发脉冲”进行“与”运算，形成的并网触发脉冲和运行触发脉冲；并网触发脉冲和运行触发脉冲通过功率放大、脉宽调制和脉冲变压器电磁隔离后从触发电路的两个输出端口分别接入正反极性并联的两个晶闸管的门极端（G）和阴极端（K）；电力电子开关保护模块；设置有散热器、温控保护、暂态和稳态过电压保护、快熔过电流保护、电压变化率保护、电流变化率保护以及当系统发生短路、谐振、缺相故障时，封闭电力电子开关触发脉冲的软件保护。因此，本技术具有如下优点：1、可以节省当风电机组风力不足时，电网功率倒送产生的功率损耗；2、动态并网提高风力发电效率和电网电压质量；3、减少风电机组并网逆变器准同期并网的过电流冲击；4、提高风电机组并网逆变器的使用寿命的特点；5、本技术具有节能降损、提高风力发电效率和电网电压质量以及提高并网逆变器使用寿命的特点。附图说明图1是本装置实施例结构图。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本技术的技术方案作进一步具体的说明。实施例：下面结合附图和实施例详细说明：如图1所示，本装置包括零过渡动态并网信号模块，零过渡动态并网条件检测与有功潮流方向检测模块，零过渡动态并网控制模块和电力电子开关模块。连接和交互关系是：零过渡动态并网信号模块的输入端分别与电网、风电机组和电力电子开关各侧安装三相交流电压互感器和三相电流互感器的二次侧输出信号端以及风电机组并网逆变器的同期并网条件满足输出信号端相连接，零过渡动态并网信号模块的输出端与零过渡动态并网条件检测与有功潮流方向检测模块的输入端相连接。零过渡动态并网条件检测与有功潮流方向检测模块的输出端与零过渡动态并网控制模块的输入端相连接。零过渡动态并网控制模块的输出端与电力电子开关模块的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于风电机组并网时的动态拓扑，其特征在于，包括零过渡动态并网信号模块；所述零过渡动态并网信号模块的输入端分别与电网、风电机组和电力电子开关各侧安装三相交流电压互感器和三相电流互感器的二次侧输出信号端以及风电机组并网逆变器的同期并网条件满足输出信号端相连接；零过渡动态并网信号模块的输出端与零过渡动态并网条件检测与有功潮流方向检测模块的输入端相连接；零过渡动态并网条件检测与有功潮流方向检测模块的输出端与零过渡动态并网控制模块的输入端相连接；零过渡动态并网控制模块的输出端与电力电子开关模块的输入端相连接；电力电子开关模块输出端分别与风电机组滤波器和电网相连接，即当风电机组并网时，电力电子开关模块将风电机组滤波器与电网接通；当风电机组解列时，电力电子开关模块将风电机组滤波器与电网断开。

【技术特征摘要】
1.一种用于风电机组并网时的动态拓扑，其特征在于，包括零过渡动态并网信号模块；所述零过渡动态并网信号模块的输入端分别与电网、风电机组和电力电子开关各侧安装三相交流电压互感器和三相电流互感器的二次侧输出信号端以及风电机组并网逆变器的同期并网条件满足输出信号端相连接；零过渡动态并网信号模块的输出端与零过渡动态并网条件检测与有功潮流方向检测模块的输入端相连接；零过渡动态并网条件检测与有功潮流方向检测模块的输出端与零过渡动态并网控制模块的输入端相连接；零过渡动态并网控制模块的输出端与电力电子开关模块的输入端相连接；电力电子开关模块输出端分别与风电机组滤波器和电网相连接，即当风电机组并网时，电力电子开关模块将风电机组滤波器与电网接通；当风电机组解列时，电力电子开关模块将风电机组滤波器与电网断开。2.根据权利要求1所述的一种用于风电机组并网时的动态拓扑，其特征在于，所述的零过渡动态并网条件检测与有功潮流方向检测模块包括计算子模块：采用微处理器或工控机；计算存储器：存储计算子模块的计算结果；脉冲形成电路；采用电子电路。3.根据权利要求1所述的一种用于风电机组并网时的动态拓扑，其特征在于，所述的零过渡动态并网信号模块包括：前置处理子模块：前置处理子模块采用电子电路；多路模拟量同步数据采集子模块：设置1个采样微处理器、3个8路带有采样保持的模拟量交流采样独立通道的采样电路、1个模数AD转换器、一个双口存储器和工业总线；采样微处理器控制3个8路采样电路从前置 处理子模块输出读取经过转换和滤波的电网、风电机组和电力电子开关各侧安装三相交流电压互感器和三相电流互感器的二次...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓明，刘芬，刘恒，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42