一种风力发电机组及其工作模式切换方法技术

本发明专利技术的实施例公开一种风力发电机组及其工作模式切换方法，涉及电力能源领域，能够提高双馈式风力发电机组在低风速场景下的效能。该风力发电机组包括：包括：叶轮、与所述叶轮机械连接的双馈发电机，连接所述双馈发电机及工频电网的变频器，设置在所述双馈发电机及所述变频器之间及所述双馈发电机与所述工频电网之间的开关模组，所述开关模组包括：第一开关单元，第二开关单元，第三开关单元，第四开关单元，通过所述开关模组的各个开关单元的断开与闭合实现对所述风力发电机组工作模式的切换。本发明专利技术的实施例应用于风力发电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力能源领域，尤其涉及一种风力风电机组及其工作模式切换方法。
技术介绍
双馈变速恒频风力发电机组作为目前市场占有率最高的一种风力发电机组，其风轮桨距角可以调节，同时发电机可以实现变速运行，调速范围达到±30%同步转速，并输出恒频恒压的电能。在低于额定风速时，它通过改变转速和桨距角使机组在最佳尖速比下运行，输出最大的功率，而在高风速时通过改变桨距角使机组功率输出稳定在额定功率。双馈式异步发电机向电网输出的功率由两部分组成，即直接从定子输出的功率和通过变频器从转子输出的功率。这种风力发电机组的技术成熟，市场承认度、性价比和效率均较高。变频器的容量只有系统容量的30%左右。双馈异步发电机成本低、重量轻、易维护。但是在现有技术中，专利技术人发现双馈式风力发电机组的主要缺点是在低风速下发电效率较低，由于双馈式风力发电机组采用的双馈电机本身在低转速下损耗较大；另外双馈风机存在运行转速的下限，因此在低风速区域不能维持最佳尖速比运行，风机风能捕获效率较低。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供，能够提高低风速区域风力发电机组的工作效能。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案:一方面，提供一种风力发电机组，包括:叶轮、与所述叶轮机械连接的双馈发电机，连接所述双馈发电机及工频电网的变频器，设置在所述双馈发电机及所述变频器之间及所述双馈发电机与所述工频电网之间的开关模组，其特征在于，所述开关模组包括:第一开关单元，所述第一开关单元设置在所述工频电网和所述双馈发电机的定子之间；第二开关单元，所述第二开关单元设置在所述双馈发电机的转子和短接端之间；第三开关单元，所述第三开关单元设置在所述双馈发电机的转子和所述变频器的发电机侧变流器之间；第四开关单元，所述第四开关单元设置在所述双馈发电机的定子与所述变频器的发电机侧变流器之间；通过所述开关模组的各个开关单元的断开与闭合实现对所述风力发电机组工作模式的切换。可选的，结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，具体的所述开关模组还包括:第五开关单元，所述第五开关单元设置在所述双馈发电机的定子和所述短接端之间。可选的，在第二种可能的实现方式中，结合在第一种可能的实现方式，具体的所述风力发电机组还包括设置在所述双馈发电机转子和所述第二开关单元之间的第一阻抗网络和设置在所述双馈发电机定子和所述第五开关单元之间的第二阻抗网络。可选的，在第三种可能的实现方式中，结合第二种可能的实现方式，所述第一阻抗网络和/或所述第二阻抗网络为电阻和/或电容和/或电感的串或并联结构。可选的，在第四种可能的实现方式中，结合第一方面及第一方面中的任意一种可能的实现方式，具体的所述风力发电机组，还包括:控制系统，所述控制系统连接所述开关模组，用于控制所述开关模组的开关单元的断开与闭合实现所述风力发电机组的工作模式切换。可选的，在第五种可能的实现方式中，结合第四种可能的实现方式，所述控制系统包括所述风力发电机组的主控系统或变频系统或变桨系统。第二方面，提供一种风力发电机组的工作模式切换方法，包括:断开开关模组的第一开关单元，将双馈发电机的定子与工频电网断开；闭合第二开关单元将所述双馈发电机的转子与短接端导通；断开第三开关单元将所述双馈发电机的转子与变频器的发电机侧变流器断开；闭合第四开关单元将所述双馈发电机的定子与所述变频器的发电机侧变流器导通，所述风力发电机组切换至第一工作模式；闭合所述开关模组的第一开关单元，将所述双馈发电机的定子与工频电网导通；断开所述第二开关单元将所述双馈发电机的转子与短接端断开；闭合所述第三开关单元将所述双馈发电机的转子与变频器的发电机侧变流器导通；断开所述第四开关单元将所述双馈发电机的定子与所述变频器的发电机侧变流器断开，所述风力发电机组切换至第二工作模式。可选的，在第一种可能的实现方式中，结合第二方面，所述风力发电机组的开关模组还包括第五开关单元时，所述方法还包括:闭合所述第五开关单元，将所述双馈发电机的定子与所述短接端导通，断开所述第一开关单元，将所述双馈发电机的定子与工频电网断开；断开所述第二开关单元将所述双馈发电机的转子与短接端断开；闭合所述第三开关单元将所述风力发电机的转子与变频器的发电机侧变流器导通；断开所述第四开关单元将所述双馈发电机的定子与所述变频器的发电机侧变流器断开，所述风力发电机组切换至第三工作模式。可选的，在第二种可能的实现方式中，结合第一种可能的实现方式，所述风力发电机组设置在所述双馈发电机转子和所述第二开关单元之间的第一阻抗网络和设置在所述双馈发电机定子和所述第五开关单元之间的第二阻抗网络，所述方法还包括:闭合所述第二开关单元将所述双馈发电机的转子通过所述第一阻抗网络与所述短接端导通；闭合所述第五开关单元将所述双馈发电机的定子通过所述第二阻抗网络与所述短接端导通，所述风力发电机组切换至第四工作模式。可选的，在第三种可能的实现方式中，结合第二方面任一一种可能的实现方式，所述方法还包括:通过控制系统获取开关单元控制信号，将所述开关单元控制信号发送至所述开关模组，以便所述开关模组根据所述开关单元控制信号控制各个开关单元的断开与闭合。本专利技术的实施例提供的风力发电机组及其工作模式切换方法，通过开关模组可以使得风力发电机组在双馈机发电模式和感应机发电模式间进行切换，在低风速场景下切换 至感应机发电模式，提高了风力发电机组在低风速场景下的发电效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的实施例提供的一种风力发电机组的结构示意图；图2为本专利技术的实施例提供的一种风力发电机组的轮毂处自由流风速与有功功率的关系曲线不意图；图3为本专利技术的另一实施例提供的一种风力发电机组的结构示意图；图4为本专利技术的又一实施例提供的一种风力发电机组的结构示意图；图5为本专利技术的实施例提供的一种风力发电机组的工作模式切换方法；图6为本专利技术的另一实施例提供的一种风力发电机组的工作模式切换方法；图7为本专利技术的又一实施例提供的一种风力发电机组的工作模式切换方法。附图标记:1-工频电网；2-双馈发电机；21-定子；22-转子；3-变频器；31-发电机侧变流器；32-工频电网侧变流器；4-叶轮；5-第一开关单元；6-第二开关单元；7-第三开关单元；8-第四开关单元；9-控制系统；10-第五开关单元；11-第一阻抗网络；12-第二阻抗网络；13-短接端。具体实施例方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参照图1所示，本专利技术的实施例提供一种风力发电机组，包括:叶轮4、与叶轮4机械连接的双馈发电机2，连接双馈发电机2及工频电网I的变频器3，设置在双馈发电机2及变频器3之间以及设置在双馈发电机2与工频电网I之间的开关模组，其中开关模组包括:第一开关单元5，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机组，包括：叶轮、与所述叶轮机械连接的双馈发电机，连接所述双馈发电机及工频电网的变频器，设置在所述双馈发电机及所述变频器之间及所述双馈发电机与所述工频电网之间的开关模组，其特征在于，所述开关模组包括：第一开关单元，所述第一开关单元设置在所述工频电网和所述双馈发电机的定子之间；第二开关单元，所述第二开关单元设置在所述双馈发电机的转子和短接端之间；第三开关单元，所述第三开关单元设置在所述双馈发电机的转子和所述变频器的发电机侧变流器之间；第四开关单元，所述第四开关单元设置在所述双馈发电机的定子与所述变频器的发电机侧变流器之间；通过所述开关模组的各个开关单元的断开与闭合实现对所述风力发电机组工作模式的切换。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓钰，郭晓明，李磊，赵冰洁，梁家宁，朱宏栋，徐斌，苏炜宏，
申请(专利权)人：远景能源江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：