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/DC转换器、DC/AC变换器和预充电单元，其中，所述储能电池的输出端连接到所述DC/DC转换器的输入端和所述DC/AC变换器的输入端，所述DC/DC转换器的输出端经由所述预充电单元连接到所述风力发电机组的变流器的直流母线，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。根据所述备用电源系统及风力发电机组，通过利用风电变流器的功能进行能量存储，风力发电机组在发生电网故障掉电情况下以及在大风工况下仍能够进行变桨、偏航等安全动作，大幅度地提高风力发电机组的安全性。大幅度地提高风力发电机组的安全性。大幅度地提高风力发电机组的安全性。

【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]风力发电是一种开发难度较低且无污染的可再生能源。同时，风力发电也是目前再生新能源利用中技术较为成熟，具备规模开发条件，发展前景广阔的发电方式。目前，风力发电机组(尤其是海上风力发电机组)在吊装前以及并网后因电网故障长时间断电后，如果出现不间断的大风工况，则风力发电机组自身以及叶片会产生涡激振动，影响整机的安全性与可靠性。为了应对这种特殊工况，风力发电机组通常配备备用电源，如柴油发电机、UPS、超级电容等，为风力发电机组供电并短时进行变桨、偏航，来抑制涡激振动。
[0003]然而，现有的备用电源成本较高且需要运维人员不定时的进行加油操作，增加运维人员的工作频次，因此会显著增加维护成本。此外，现有的备用电源的存储能量有限，在极端工况下，不能维持风力发电机组各种电器设备(例如但不限于偏航电机、变桨电机、加热除湿装置)以及风力发电机组的最小控制系统(例如但不限于维持风力发电机组正常运转的各种控制器和传感器)的长时间运行。此外，对于海上风力发电机组而言，现有的备用电源无法为机舱提供足够的能量进行加热除湿等，导致再次启机时会出现关键器件故障，启机时间较长。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本技术提供一种能够有效地利用风力发电机组自身变流器的功能进行能量存储从而长时间运行的风力发电机组的备用电源系统及风力发电机组。
[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/DC转换器、DC/AC变换器和预充电单元，其中，所述储能电池的输出端连接到所述DC/DC转换器的输入端和所述DC/AC变换器的输入端，所述DC/DC转换器的输出端经由所述预充电单元连接到所述风力发电机组的变流器的直流母线，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。
[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，所述第一负载包括设置在所述风力风电机组中的电气设备，所述第二负载包括设置在所述风力发电机组中的控制器和传感器。
[0008]可选地，所述备用电源系统还包括：第一开关，设置在所述风力发电机组的辅助变压器的一次侧与所述变流器的输出端之间；第二开关，设置在所述辅助变压器的二次侧与所述DC/AC变换器的输出端之间。
[0009]可选地，当所述风力发电机组与外部电网断开连接时，所述第一开关和所述第二
开关互锁。
[0010]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和所述DC/DC转换器向所述储能电池充电。
[0011]可选地，当所述风力发电机组与外部电网断开连接时，所述储能电池的输出端经由所述DC/DC转换器和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。
[0012]可选地，当所述风力发电机组与外部电网断开连接时，所述第一开关断开，所述第二开关闭合，所述储能电池经由所述DC/AC变换器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，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。
[0014]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。
[0015]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，通过利用风力发电机组自身变流器的功能进行能量存储，风力发电机组在发生电网故障掉电情况下以及在大风工况下仍能够进行变桨、偏航等安全动作，大幅度地提高风力发电机组的安全性，并且能够减少风力发电机组在停机工况下的运维次数，从而节省运维成本。另一方面，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，在风力发电机组停机工况下，仍然能够通过微风工况下的备用电源对风力发电机组的最小控制系统进行供电，实时监测机组运行数据，保证风力发电机组在停机工况下的稳定性。此外，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，通过利用风力发电机组自身变流器的功能进行能量存储，能够不定时的对风力发电机组的齿轮箱油泵进行润滑，保障风力发电机组在上电后的快速稳定运行。
附图说明
[0016]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：
[0017]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；
[0018]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；
[0019]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。
[0020]附图标号说明：
[0021]100：备用电源系统；110：储能电池；120：DC/DC转换器；130：DC/AC变换器；140：预充电单元；150：第一开关；160：第二开关；170：变流器；T2：辅助变压器；200：备用电源系统；210：储能电池；220：DC/DC转换器；230：DC/AC变换器；240：预充电单元；245：适配电源装置；250：第一开关；260：第二开关；270：变流器；300：备用电源系统；310：储能电池；320：DC/DC转换器；330：DC/AC变换器；340：预充电单元；345：适配电源装置；350：第一开关；360：第二开关；370：变流器；380：风力发电机；390：外部电网；U1：网侧变流器；U2：机侧变流器；Q1：网侧开关；Q2：机侧开关；T1：箱变；Q0：开关。
具体实施方式
[0022]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，在理解本申请的公开之后，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。例如，在此描述的操作的顺序仅是示例，并且不限于在此阐述的那些顺序，而是除了必须以特定的顺序发生的操作之外，可如在理解本申请的公开之后将是清楚的那样被改变。此外，为了更加清楚和简明，本领域已知的特征的描述可被省略。
[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。例如，在此描述的操作的顺序仅是示例，并且不限于在此阐述的那些顺序，而是除了必须以特定的顺序发生的操作之外，可如在理解本技术的公开之后将是清楚的那样被改变。此外，为了更加清楚和简明，本领域已知的特征的描述可被省略。
[0024]在此描述的特征可以以不同的形式来实现，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/DC转换器、DC/AC变换器和预充电单元，其中，所述储能电池的输出端连接到所述DC/DC转换器的输入端和所述DC/AC变换器的输入端，所述DC/DC转换器的输出端经由所述预充电单元连接到所述风力发电机组的变流器的直流母线，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。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，所述第一负载包括设置在所述风力发电机组中的电气设备，所述第二负载包括设置在所述风力发电机组中的控制器和传感器。4.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：第一开关，设置在所述风力发电机组的辅助变压器的一次侧与所述变流器的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：于士航，刘婉妮，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：