交直交风力发电并网控制系统技术方案

一种电流技术领域的交直交风力发电并网控制系统，包括：整流模块、升压模块和逆变模块，其中：整流模块与升压模块相连传输经整流的直流电压信号，升压模块和逆变模块相连传输经升压的直流电压信号，逆变模块输出工频可并网交流信号。本发明专利技术交－直－交方式的系统与电网并联运行由于采用频率变换装置进行输出控制，因此并网时没有电流冲击，对系统几乎没有影响；装置简单、成本低，容易实现，易于在真实风力发电情况中应用，实际测试并网迅速稳定，电能质量好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种电力
的系统，具体是一种交直交风力发电并网控制 系统。
技术介绍
随着世界能源危机不断加重，新能源的开发利用越来越受到重视，风力发电作为 绿色环保的可再生能源，风电并网系统及其并网方法具有很高的实用意义。根据风力发电 机种类不同，采用不同的并网方法。同步发电机和笼型感应发电机并网运行控制的方法各 不相同，前者运行于由电机极数和频率所决定的同步转速，后者则以稍高于同步转速运行。 交直交并网系统通过电力电子器件，将不稳定、变频率、低电压的交流风力发电输出转化成 稳定、恒频、恒压的并网交流电，以实现风力发电与现有电网联接、输送的目的。目前传统的控制器主要的技术问题和缺点是，组件独立设计不具备并网运行；控 制器采用有级方式控制太阳电池方针；不具备全数字化DSP技术、数字同步锁相技术、最大 功率点跟踪技术(MPPT :Maximum Power Point Trace)、反孤岛运行技术、系统集中管理及 远程监控技术、系统组件最优化仿真技术。经对现有文献检索发现，中国专利申请号为=200310122930. 6，名称为太阳能光 伏整体集成并网控制器及方法，该装置由太阳能板、控制装置、监控装置、交流负载和交流 电网等组成，太阳电池方阵与并网逆变单元相连接，交流电网与交流负载相互连接，并网逆 变单元的输出连接到交流电网与交流负载之间的连线，上位机与监控单元相互连接，监控 单元与人机解码单元相互连接，用RS232接口与人机界面单元及上位机通信连接。但是该 装置没有进行交直交转换，并网冲击较大，发电机与电网频率不独立，因此在小容量风力发 电系统中应用限制较多。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种交直交风力发电并网控制 系统。本专利技术实现了风力发电可靠并网，具有并网时没有电流冲击，对系统几乎没有影响， 同步发电机组工作频率与电网频率彼此独立，不发生失步，可以无功功率调节等优点。本专利技术是通过以下技术方案实现的本专利技术包括整流模块、升压模块和逆变模块，其中整流模块与升压模块相连传 输经整流的直流电压信号，升压模块和逆变模块相连传输经升压的直流电压信号，逆变模 块输出工频可并网交流信号。所述的整流模块将风力发电机输出的交流信号转换为直流信号，该模块包括三 相桥式二极管整流子模块和滤波子模块，其中三相桥式二极管整流子模块输入交流信号， 三相桥式二极管整流子模块与滤波子模块相连传输直流信号，滤波子模块与升压模块相连 传输低电压直流信号。所述的升压模块将经转换的低电压信号转换为高电压直流信号，该模块包括3Boost (开关直流)升压子模块和最大功率点跟踪控制子模块，其中=Boost升压子模块与整 流模块相连传输低电压直流信号，Boost升压子模块与最大功率点跟踪控制子模块相连传 输控制信号，Boost升压子模块与逆变模块相连传输高电压直流信号。所述的逆变模块将直流信号转换为工频可并网交流信号，该模块包括IPM(智能 功率模块)子模块和SVPWM(电压空间矢量脉宽调制)控制子模块，其中IPM子模块与升 压模块相连传输高电压直流信号，SVPWM控制子模块与IPM子模块相连传输控制信号，IPM 子模块输出工频可并网交流信号。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是交-直-交方式的系统与电网并联运行由 于采用频率变换装置进行输出控制，因此并网时没有电流冲击，对系统几乎没有影响；通过 二极管桥式整流，IGBT直流斩波升压，IPM模块逆变，将从电网获得的电能反馈送回电网， 控制平台可以模拟永磁同步电机发电并网的过程；二极管桥式整流无需控制信号，效率高， 滤波后获得的直流信号平滑；直流斩波采用经典的Boost电路，输入电流连续，驱动简单； 逆变装置采用MCU控制的SVPWM逆变，效率高，谐波分量少，控制简单；输出信号的相位、谐 波、功率因数均满足设计要求，功率效率高，并网输出电能质量好，是永磁同步风力发电机 并网的理想平台。具体实施例方式以下对本专利技术的实施例进一步描述本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施 例。实施例本实施例包括整流模块、升压模块和逆变模块，其中风力发电机与整流模块相 连传输交流信号，整流模块与升压模块相连传输经整流的直流电压信号，升压模块和逆变 模块相连传输经升压的直流电压信号，逆变模块通过隔离变压器与三相电网相连传输工频 可并网交流信号。所述的整流模块从风力发电机获得交流信号后，并将其整流为直流信号，控制平 台输入最大交流线电压为430V，其峰值为608V，该模块包括三相桥式二极管整流子模块 和滤波子模块，其中三相桥式二极管整流子模块输入交流信号，三相桥式二极管整流子模 块与滤波子模块相连传输直流信号，滤波子模块与升压模块相连传输低电压直流信号。本实施例中三相桥式二极管整流子模块采用的是由六个功率二极管组成的 SanRexDFlOOAAieO，滤波子模块采用的是四只滤波电容，两两串联后并联的滤波方式，其中 单个滤波电容的标称值为3300 μ F，最高耐压450V，电容组耐压为900V，总容量为3300 μ F。所述的升压模块将经转换的低电压信号转换为高电压直流信号，该模块包括 Boost升压子模块和最大功率点跟踪控制子模块，其中=Boost升压子模块与滤波子模块相 连传输低电压直流信号，Boost升压子模块与最大功率点跟踪控制子模块相连传输控制信 号，Boost升压子模块与逆变模块相连传输高电压直流信号。本实施例中Boost升压子模块采用的是现有技术中经典的Boost直流斩波电路， 其中直流电感器选择标称值为2. 5mH，最大电流为DC28A ；直流电容器选择2个直流电容 串联，单个电容标称值为2200 μ F，耐压DC450V，构成的电容组耐压为DC900V，总容量为1100 μ F ；IGBT (绝缘栅双极型晶体管)是CM100DY-24A型。所述的逆变模块将直流信号转换为工频可并网交流信号，该模块包括ΙΡΜ子模 块和SVPWM控制子模块，其中ΙΡΜ子模块与Boost升压子模块相连传输高电压直流信号， SVPWM控制子模块与IPM子模块相连传输控制信号，IPM子模块输出工频可并网交流信号。本实施例中IPM子模块采用的是PM75RLA120，SVP丽控制子模块采用的是SH7047 系列 HD64F7047F50 型 RISC (Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机)微 处理器。本实施例中逆变模块的额定输入电流为27. 5A，可以近似认为是通过整流模块中 功率二极管的峰值电流Im，则通过功率二极管的电流有效值Id为Γ ^ ι二极管电流额定值IDN为10. 1A。整流模块中三相桥式二极管整流子模块可重复反向最高耐压(Itepetitive Peak ReverseVoltage)VEEM = 1600V，三相全波最大直流输出电流Id = 100A，反向最大泄漏 电流(Itepetitive Peak Reverse Current) I腿=15mA,正向最大导通电压降(Forward VoltageDrop) Vfm = L 2V。升压模块中输入为DC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交直交风力发电并网控制系统，其特征在于，包括：整流模块、升压模块和逆变模块，其中：整流模块与升压模块相连传输经整流的直流电压信号，升压模块和逆变模块相连传输经升压的直流电压信号，逆变模块输出工频可并网交流信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵剑飞，贾君，姜建国，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]