风力发电机组的备用电源系统及风力发电机组技术方案

公开了一种风力发电机组的备用电源系统及风力发电机组。所述备用电源系统包括：储能电池、DC/AC变换器、预充电单元，其中，所述储能电池连接到所述DC/AC变换器的输入端和所述预充电单元的第一端，所述DC/AC变换器的输出端连接到所述风力发电机组的第一负载，所述预充电单元的第二端连接到所述风力发电机组的变流器的直流母线。根据本实用新型专利技术，能够不依赖外部电网并且长时间、稳定有效地进行供电，从而提高风力发电机组的安全性、可靠性以及生存能力。能力。能力。

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组的备用电源系统及风力发电机组


[0001]本公开总体说来涉及风力发电
，更具体地讲，涉及一种风力发电机组的备用电源系统及风力发电机组。

技术介绍

[0002]随着技术的发展以及全球生态保护意识的提升，风能作为一种清洁的蕴含量大的可再生能源越来越受到世界各国的重视。随着风力发电技术的迅猛发展，风电接入电力系统的比例也在不断增加。然而，如果风力发电机组长时间处于断电状态，则会给风力发电机组带来以下危害：(1)风力发电机组中的除湿、加热、除盐雾等装置无法正常工作，低温、潮湿、盐雾等可能导致风力发电机组中的一些系统出现损坏或锈蚀，造成故障隐患；(2)在大风或者台风等极端天气下，风力发电机组从电网脱网，当风力发电机组载荷超限时，变桨系统和偏航系统由于断电无法正常工作，会给风力发电机组带来安全隐患；(3)风力发电机组长时间停止工作，会导致风力发电机组内的润滑油、转动部件的损坏。
[0003]因此，为了保证风力发电机组在失去电网支撑的情况下仍然能够安全稳定运行，目前风力发电机组大多配备备用电源系统。备用电源系统一般采用UPS、超级电容或者柴油发电机组供电。然而，UPS和超级电容容量小，存储的电能有限，运行时间短。另一方面，柴油发电机储油量有限，而通常风电场的地理位置较为偏僻，长距离运送柴油和建立储油库，容易造成安全隐患并且增加成本，而且柴油发电机组的运行会造成废气污染严重。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本技术提供一种不依赖外部电网并且具备长时间、稳定有效的供电能力的风力发电机组的备用电源系统及风力发电机组，从而能够显著提高风力发电机组的安全性、可靠性以及生存能力。
[0005]在一个总的方面，提供一种风力发电机组的备用电源系统，所述备用电源系统包括：储能电池、DC/AC变换器、预充电单元，其中，所述储能电池连接到所述DC/AC变换器的输入端和所述预充电单元的第一端，所述DC/AC变换器的输出端连接到所述风力发电机组的第一负载，所述预充电单元的第二端连接到所述风力发电机组的变流器的直流母线。
[0006]可选地，所述备用电源系统还包括：至少一个适配电源装置，所述至少一个适配电源装置的输入端连接到所述储能电池的输出端，并且所述至少一个适配电源装置的输出端连接到所述风力发电机组的第二负载。
[0007]可选地，所述第一负载包括变流控制器。
[0008]可选地，所述第二负载包括传感器、转速测量装置、风速仪、风向标、交换机和PLC中的至少一种。
[0009]可选地，所述备用电源系统还包括：第一变压器，其中，所述DC/AC变换器的输出端经由所述第一变压器连接到所述风力发电机组的第一负载。
[0010]可选地，所述备用电源系统还包括：第一开关，设置在所述第一变压器与所述风力
发电机组的辅助变压器的二次次侧之间；第二开关，设置在所述风力发电机组的变流器的网侧输出端与所述辅助变压器的第一一次侧之间。
[0011]可选地，在所述风力发电机组运行期间，所述第一开关断开，所述第二开关断开，所述变流器的直流母线经由所述预充电单元向所述储能电池充电，并且所述变流器经由所述辅助变压器的第二一次侧和二次侧向所述第一负载供电。
[0012]可选地，当所述风力发电机组与外部电网断开连接时，所述第一开关闭合，所述第二开关断开，所述储能电池经由所述预充电单元向所述变流器的直流母线供电，以建立直流母线电压，并且所述储能电池经由所述DC/AC变换器、所述第一变压器和所述辅助变压器的二次侧向所述第一负载供电。
[0013]可选地，当所述风力发电机组与外部电网断开连接时，在所述风力发电机组基于所述直流母线电压完成启动的情况下，所述第一开关断开，所述第二开关闭合，所述变流器经由所述第二开关、所述辅助变压器的第一一次侧和二次侧向所述第一负载供电。
[0014]可选地，当所述风力发电机组与外部电网断开连接时，所述储能电池经由所述适配电源装置向所述第二负载供电。
[0015]在另一总的方面，提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括如上所述的风力发电机组的备用电源系统。
[0016]根据本公开的实施例的风力发电机组的备用电源系统及风力发电机组，储能电池直接与变流器的直流母线连接，能够利用风力发电机组空转的电能为储能电池进行充电，无需连接外部电源。另一方面，在风力发电机组所处的风场受电之前，可利用备用电源系统完成风力发电机组正式发电前的一系列调试工作，有利于提高效率，加快风场的建设进度。此外，备用电源系统使得风力发电机组在脱离外部电网供电后仍然可以为环境保障系统和安全装置供电。
附图说明
[0017]通过下面结合示出实施例的附图进行的描述，本公开的实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
[0018]图1是示出根据本公开的第一实施例的风力发电机组的备用电源系统的框图；
[0019]图2是示出根据本公开的第二实施例的风力发电机组的备用电源系统的框图；
[0020]图3是示出根据本公开的实施例的风力发电机组的备用电源系统的电路拓扑图。
[0021]附图标号说明：
[0022]100：备用电源系统；110：储能电池；120：DC/AC变换器；130：预充电单元；140：第一变压器；150：第一开关；160：第二开关；170：变流器；180：辅助变压器；200：备用电源系统；210：储能电池；220：DC/AC变换器；230：预充电单元；240：第一变压器；245：适配电源装置；250：第一开关；260：第二开关；270：变流器；280：辅助变压器；300：备用电源系统；310：储能电池；320：DC/AC变换器；330：预充电单元；340：第一变压器；345：适配电源装置；350：第一开关；360：第二开关；370：变流器；380：辅助变压器；390：风力发电机；395：箱变；400：外部电网；Q0：开关；U1：网侧变流器；U2：机侧变流器；Q1：网侧开关；Q2：机侧开关；Q3：预充电开关；Q4：适配开关。
具体实施方式
[0023]提供下面的具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本技术的公开之后，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同物将是清楚的。
[0024]在此描述的特征可以以不同的形式来实现，而不应被解释为限于在此描述的示例。相反，已提供在此描述的示例，以仅示出实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式，所述许多可行方式在理解本技术的公开之后将是清楚的。
[0025]如在此使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项中的任何一个以及任何两个或更多个的任何组合。
[0026]尽管在此可使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不应被这些术语所限制。相反，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组的备用电源系统，其特征在于，所述备用电源系统包括：储能电池、DC/AC变换器、预充电单元，其中，所述储能电池连接到所述DC/AC变换器的输入端和所述预充电单元的第一端，所述DC/AC变换器的输出端连接到所述风力发电机组的第一负载，所述预充电单元的第二端连接到所述风力发电机组的变流器的直流母线。2.如权利要求1所述的风力发电机组的备用电源系统，其特征在于，所述备用电源系统还包括：至少一个适配电源装置，所述至少一个适配电源装置的输入端连接到所述储能电池的输出端，并且所述至少一个适配电源装置的输出端连接到所述风力发电机组的第二负载。3.如权利要求1所述的风力发电机组的备用电源系统，其特征在于，所述第一负载包括变流控制器。4.如权利要求2所述的风力发电机组的备用电源系统，其特征在于，所述第二负载包括传感器、转速测量装置、风速仪、风向标、交换机和PLC中的至少一种。5.如权利要求1所述的风力发电机组的备用电源系统，其特征在于，所述备用电源系统还包括：第一变压器，其中，所述DC/AC变换器的输出端经由所述第一变压器连接到所述风力发电机组的第一负载。6.如权利要求5所述的风力发电机组的备用电源系统，其特征在于，所述备用电源系统还包括：第一开关，设置在所述第一变压器与所述风力发电机组的辅助变压器的二次侧之间；第二开关，设置在所述风力发电机组的变流器的网侧输出端与所述辅...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘婉妮，王猛，高保峰，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：新型
国别省市：