一种风力发电机组电网适应性测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种风力发电机组电网适应性测试装置，包括基于功率半导体开关器件构建的变流器，该变流器输入端连接三相电源、输出端连接风力发电机组。本实用新型专利技术的风力发电机组电网适应性测试装置采用基于功率半导体开关器件构建的变流器，功率密度大，体积小、成本低，并且能够承受电网故障实验期间风力发电机组造成的大部分动态冲击，从而缓解实验系统对电网容量的要求；能够实现电压、频率的无级调节，从而可方便、灵活地模拟各类电网故障，扩展测试范围，丰富测试数据，缩减实验周期；还能够在电网故障测试前模拟电网电压的各种初始状态，从而实现完整测试风力发电机组在电网各种状态下发生故障时的数据。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种测试装置，更具体地说，涉及一种用于测试风力发电机组电网适应性的测试装置。
技术介绍
随着风电产业的高速发展以及风电装机容量在国家电力结构的比例不断提升，越 来越多的国家对并网型风力发电机组的电网接入条件及电网适应性提出了严格要求。其 中包括风力发电机组对电网电压、频率的偏差、波动的适应，及低压穿越性能(Low Voltage Ride Through，简称LVRT)等。低压穿越性能是指在所连接电网发生故障导致风电场电压 跌落后，风力发电机组保持不间断并网运行，从而避免风电场的切除严重影响到电网系统 运行稳定性的能力。风力发电机组的电网适应性(特别是低压穿越性能)一般要在电网发生故障时 才能展现出来，但电网发生故障，特别是严重故障的机会较少。为了深入测试、比较和改善 风力发电机组的电网适应性(含低压穿越性能)，需要构建可反复进行实验的风力发电机 组电网适应性测试系统。如图1所示，风力发电机组电网适应性测试系统一般由三相电源 1 (电网或三相交流发电机等)、电网故障模拟装置2及待测的风力发电机组3 (或其关键子 系统)组成。如图2所示，目前，风力发电机组电网适应性测试系统中的电网故障模拟装置一 般由电抗网络及开关组成，其中Xl为串联限流电抗，X2为可变的短路电抗，X3为线路模拟 电抗，而S为受控的开关。开关S闭合，电网故障模拟装置2模拟电网短路，在待测风力发 电机组端造成电网电压跌落等故障，即可对待测风力发电机组在电网故障等模拟条件下进 行电网适应性测试。上述现有电网故障模拟装置存在如下缺陷1、装置体积庞大，成本高，且对电网容量有较高要求，调节不便，实验周期长；2、由于需模拟电网的深度跌落，要求电抗网络中的串联限流电抗Xl相对较大，对 风力发电机组的初始运行状态及电网故障模拟过程中的测试参数影响较大；3、电网故障测试前的电网电压初始状态基本不能调节，故难以测试风力发电机组 在电网各种状态下发生故障时的完整数据。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于，克服现有电网故障模拟装置的上述缺陷，提 供一种风力发电机组电网适应性测试装置。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种风力发电机组电网适 应性测试装置，其特征在于，包括基于功率半导体开关器件构建的变流器，该变流器输入端 连接三相电源、输出端连接风力发电机组。在本技术的风力发电机组电网适应性测试装置中，所述变流器包括控制器和依次连接的整流器、直流环节、逆变器，所述控制器与所述整流器、所述逆变器信号连接，所 述整流器连接三相电源，所述逆变器连接风力发电机组。在本技术的风力发电机组电网适应性测试装置中，所述整流器包括由功率半 导体开关器件组成的第一桥式电路、串接在该第一桥式电路输入端各相上的电抗；所述直 流环节包括串接在所述桥式电路输出端的直流电容；所述逆变器包括由功率半导体开关器 件组成的第二桥式电路、串接在该第二桥式电路输出端各相上的电抗；所述第二桥式电路 输入端连接所述第一桥式电路输出端。在本技术的风力发电机组电网适应性测试装置中，所述整流器包括输入电容 组，所述逆变器包括输出电容组，所述输入电容组的电容对应连接在所述变流器输入端两 相之间，所述输出电容组的电容对应连接在所述变流器输出端两相之间。在本技术的风力发电机组电网适应性测试装置中，所述整流器包括由功率半 导体开关器件组成的第三桥式电路、串接在该第三桥式电路输入端各相上的电抗；所述直 流环节包括串接在所述桥式电路输出端的串接第一直流电容和第二直流电容，该第一直流 电容和第二直流电容的串接端连接三相电源中线；所述变流器包括由功率半导体开关器件 组成的第四桥式电路、串接在该第四桥式电路输出端各相上的电抗；所述第四桥式电路输 入端连接所述第三桥式电路输出端。在本技术的风力发电机组电网适应性测试装置中，所述整流器包括输入电容 组，所述逆流器包括输出电容组，所述输入电容组的电容对应连接在所述变流器输入端各 相与三相电源中线之间，所述输出电容组的电容对应连接在所述变流器输出端与三相电源 中线之间。在本技术的风力发电机组电网适应性测试装置中，所述变流器包括交流-交 流变换器和控制器，所述交流_交流变换器连接三相电源和风力发电机组，所述控制器与 所述交流_交流变换器信号连接。在本技术的风力发电机组电网适应性测试装置中，所述交流-交流变换器 包括矩阵变换器、输入电抗组和输出电抗组，所述输入电抗组的电抗分别对应串接在该矩 阵变换器的各相输入端，所述输出电抗组的电抗分别对应串接在该矩阵变换器的各相输出端。在本技术的风力发电机组电网适应性测试装置中，所述变流器包括输入电容 组和输出电容组，所述输入电容组的电容连接在所述交流-交流变换器的输入端两相之 间，所述输出电容组的电容连接在所述交流_交流变换器的输出端两相之间。在本技术的风力发电机组电网适应性测试装置中，所述功率半导体开关器件 为绝缘栅双极晶体管，门极可关断晶闸管，集成门极换流晶闸管之一或其组合。实施本技术的风力发电机组电网适应性测试装置，与现有技术比较，其有益 效果是1.采用基于功率半导体开关器件构建的变流器，功率密度大，体积小、成本低，并 且能够承受电网适应性实验期间风力发电机组造成的大部分动态冲击，从而缓解实验系统 对电网容量的要求；2.能够实现电压、频率的无级调节，从而可方便、灵活地模拟各类电网偏差及故 障，扩展测试范围，丰富测试数据，缩减实验周期；3.还能够在电网适应性测试前模拟电网电压的各种初始状态，从而实现完整测试 风力发电机组在电网各种状态下发生故障时的数据。附图说明下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中图1是现有采用电网故障模拟装置测试风力发电机组电网适应性的测试系统示 意图。图2是现有风力发电机组电网适应性测试系统中，电网故障模拟装置的结构图。图3是运用本技术风力发电机组电网适应性测试装置测试风力发电机组电 网适应性的测试系统示意图。图4是在风力发电机组电网适应性测试系统，本技术风力发电机组电网适应 性测试装置的结构图一。图5是本技术风力发电机组电网适应性测试装置的实施例一的电路图。图6是本技术风力发电机组电网适应性测试装置的实施例二的电路图。图7是在风力发电机组电网适应性测试系统，本技术风力发电机组电网适应 性测试装置的结构图二。图8是本技术风力发电机组电网适应性测试装置的实施例三的电路图。具体实施方式实施例一如图3所示，本技术的风力发电机组电网适应性测试装置采用基于功率半导 体开关器件构建的变流器20来实现，变流器20输入端连接三相电源1、输出端连接风力发 电机组2。根据需要，风力发电机组电网适应性测试装置可以在变流器20的基础上增加其 他结构。如图4所示，变流器20包括控制器500、整流器200、直流环节300和逆变器400， 整流器200、直流环节300、逆变器400依次连接，控制器500与整流器200、逆变器400信号 连接，整流器连接三相电源1，逆变器400连接风力发电机组3，向待测风力发电机组提供测 试电压。用户通过控制器500向整流器200和逆变器400发送控制指令，通过控制整流器 200、直流环节30本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机组电网适应性测试装置，其特征在于，包括基于功率半导体开关器件构建的变流器，该变流器输入端连接三相电源、输出端连接风力发电机组。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：盛小军，王志华，周党生，吕一航，
申请(专利权)人：深圳市禾望电气有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94[中国|深圳]