雙電機風力發電機并網裝置、風力發電機及并網控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種雙電機風力發電機并網裝置、風力發電機及并網控制方法，并網裝置包括第一機側開關、第二機側開關、異步電機軟起開關、機側大變流器、機側小變流器、網側變流器、網側開關和異步電機并網開關，風力發電機包括風機主體、同步發電機和異步發電機及前述并網裝置；并網控制方法包括根據風速對同步發電機和異步發電機進行并網、脫網控制。本發明能夠實現雙電機或多電機共用一個并網裝置，通過全功率變流器的一部分結構實現作為異步發電機的并網軟起動裝置，實現機側大變流器與機側小變流器、永磁同步發電機與異步發電機功率分配，可實現無沖擊并網與無擾動切換，無需額外的軟起裝置和無功補償裝置，降低成本、提高可靠性。
【專利說明】
雙電機風力發電機并網裝置、風力發電機及并網控制方法
技術領域
[0001]本發明涉及風力發電機，具體是涉及一種雙電機風力發電機并網裝置、風力發電機及并網控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著先進制造、計算機技術、電力電子技術的發展，風力發電機組朝大功率方向發展，尤其是海上風電基本采用5MW以上的發電機組。但是隨著單機功率的增大，發電機、增速機、變流器等幾個關鍵部件的設計難度、制造難度和成本將大幅上升。為解決上述問題，國內外廠家紛紛提出雙發電機或多發電機系統，采用的技術方案如下:在一臺大功率風機發電機組上安裝多個小發電機，安裝形式分為:
[0003 ] (I) 一入多出的增速箱，每個輸出軸分別帶一個發電機；
[0004](2)雙電樞混合勵磁發電機；
[0005](3)輪轂帶動的傳動軸上安裝多組發電機的轉子和定子，甚至采用多級傳動的方案；
[0006](4)其他還有在風輪兩側分別安裝一臺發電機的方案。
[0007]綜上方案的目的均是為了將單臺大功率發電機、變流器拆分為多臺以減小功率等級，降低技術難度、制造難度和成本。采用上述方案，盡管單臺發電機拆分為多臺發電機，但要求每臺發電機配備一臺變流并網裝置，價格仍然偏高、系統不夠簡潔，且不同電機并脫網切換沖擊難于消除。
【發明內容】
[0008]有鑒于此，本發明的目的在于提供一種可實現雙電機或多電機共用一個并網裝置，且可實現無沖擊并網與切換的雙電機風力發電機并網裝置、風力發電機及并網控制方法。
[0009]為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為:
[0010]首先，本發明提供一種雙電機風力發電機并網裝置，包括第一機側開關、第二機側開關、異步電機軟起開關、機側大變流器、機側小變流器、網側變流器、網側開關和異步電機并網開關，所述機側大變流器的輸入端通過第一機側開關和雙電機風力發電機的同步發電機相連，所述機側小變流器的輸入端通過第二機側開關和雙電機風力發電機的同步發電機相連，且所述機側小變流器的輸入端還通過異步電機軟起開關和雙電機風力發電機的異步發電機相連，所述機側大變流器、機側小變流器的輸出端和網側變流器的輸入端并聯，所述網側變流器的輸出端通過網側開關和電網的升壓變壓器相連，所述異步電機并網開關串接在異步發電機的輸出端和電網的升壓變壓器之間，所述機側大變流器的功率比機側小變流器的功率大。
[0011]其次，本發明提供一種風力發電機，包括風機主體、同步發電機和異步發電機，所述同步發電機和異步發電機分別和風機主體的輸出軸相連，所述同步發電機和異步發電機的輸出端設有前述的雙電機風力發電機并網裝置。
[0012]再次，本發明還提供一種前述雙電機風力發電機的并網控制方法，包括下述并網控制的步驟:
[0013]I)當風速大于待機風速、小于切入風速VO時，閉合網側開關、啟動網側變流器進行網側鎖相同步，雙電機風力發電機處于待機狀態；
[0014]2)當風速達到設定的切入風速VO時，閉合第一機側開關和機側大變流器，將同步發電機并入電網；當風速在切入風速V0、設定的風速Vl之間時，通過機側大變流器、網側變流器控制同步發電機的轉矩，使風機主體始終保持最佳葉尖速比以獲得最大風能捕捉，當風速等于風速Vl時，同步發電機達到額定功率；
[0015]3)當風速在風速V1、設定的風速V2之間時，閉合第二機側開關、機側小變流器，控制同步發電機處于超發狀態，當風速等于風速V2時，同步發電機的輸出功率等于最大限制輸出功率；
[0016]4)當風速等于風速V2時，斷開第二機側開關、關閉機側小變流器，保持機側大變流器加載的功率為同步發電機的額定功率，使得同步發電機的電磁功率減少迫使風機主體加速帶動異步發電機的轉子加速，當異步發電機的轉子轉速接近其同步轉速時，閉合異步電機軟起開關，啟動機側小變流器并控制異步發電機開始并網，保持設定時間待異步發電機平穩并網后，閉合異步電機并網開關、斷開異步電機軟起開關并停止機側小變流器，將異步發電機直接連接至電網的升壓變壓器，此時風速等于風速V3;
[0017]5)當風速在風速V3、設定的風速V4之間時，通過機側大變流器、網側變流器控制同步發電機的轉矩和功率，使同步發電機處于額定功率運行，同時控制整個風機主體的轉速，進而控制異步發電機的轉差率及功率，由網側變流器將多余的功率余量進行無功變換為異步發電機提供容性無功補償;當風速等于風速V4時，異步發電機的輸出功率為其額定功率；
[0018]6)當風速在風速V4、設定的額定風速V5之間時，同步發電機、異步發電機均處于額定功率運行，當風速超過額定風速V5時，通過變槳控制風機主體對機組功率進行限制。
[0019]優選地，所述步驟3)中的最大限制輸出功率為機側大變流器的額定功率的1.1倍，此時一般還未達到同步電機最大安全功率;可選擇性地使用額定功率稍高的同步電機以提高安全性。
[0020]優選地，本發明還包括下述脫網控制的步驟:
[0021 ] SI)當風速超過額定風速V5時，通過變槳控制風機主體對機組功率進行限制；當風速在額定風速V5、設定的風速V4之間時，同步發電機、異步發電機均處于額定功率運行；
[0022]S2)當風速等于風速V4時，異步發電機的輸出功率為其額定功率；當風速在風速V4、設定的風速V3之間時，通過機側大變流器、網側變流器控制同步發電機的轉矩和功率，使同步發電機處于額定功率運行，同時控制整個風機主體的轉速，進而控制異步發電機的轉差率及功率，由網側變流器將多余的功率余量進行無功變換為異步發電機提供容性無功補償；當風速等于風速V3時，閉合異步電機軟起開關、啟動機側小變流器并斷開異步電機并網開關，利用機側小變流器對異步電機進行軟停控制；
[0023]S3)當風速在風速V3、設定的風速V2之間時，通過機側大變流器、網側變流器控制同步發電機的轉矩和功率，使同步發電機處于額定功率運行，繼續控制整個風機主體的轉速，進而控制異步發電機的轉差率及功率，由網側變流器將多余的功率余量進行無功變換為異步發電機提供容性無功補償；當風速等于風速V2時，斷開異步電機軟起開關、停止機側小變流器將異步發電機脫網；
[0024]S4)當風速在風速V2、設定的風速Vl之間時，閉合第二機側開關、機側小變流器，控制同步發電機處于超發狀態，當風速等于風速V2時，同步發電機的輸出功率等于最大限制輸出功率;當風速等于風速Vl時，同步發電機的輸出功率等于額定功率；
[0025]S5)當風速在風速V1、設定的切入風速VO之間時，通過機側大變流器、網側變流器控制同步發電機的轉矩，使風機主體始終保持最佳葉尖速比以獲得最大風能捕捉，當風速等于切入風速VO時，斷開第一機側開關和機側大變流器，將同步發電機脫網，雙電機風力發電機處于待機狀態。
[0026]優選地，本發明還包括下述進行控制方式選擇的步驟:首先檢測當前風速的變化情況，如果當前風速增加，則根據當前風速進行并網控制，如果當前風速減少，則根據當前風速進行脫網控制。
[0027]本發明的雙電機風力發電機并網裝置具有下述優點:
[0028]1、本發明包括第一機側開關、第二機側開關、異步電機軟起開關、機側大變流器、機側小變流器、網側變流器、網側開關和異步電機并網開關，可等同視為一個全功率變流器，機側包括機側大變流器、機側小變流器一大一小兩個整流/逆變器，網側為網側變流器一個整體整流/逆變器，機側大變流器經過第一機側開關連接同步發電機的定子、機側小變流器經過異步電機軟起開關接異步發電機的定子;同時機側小變流器安裝有另外一路第二機側開關與同步電機的定子連接，其形成與機側大變流器并聯的結構；同時異步發電機的定子通過異步電機并網開關連接至升壓變壓器，網側變流器經過網側開關直接與升壓變壓器連接進而連入電網，本發明能夠可實現雙電機或多電機共用一個并網裝置，通過全功率變流器的一部分結構實現作為異步發電機的并網起動裝置，實現機側大變流器與機側小變流器、同步發電機與異步發電機功率分配，可實現無沖擊并網與無擾動切換，無需額外的軟起裝置和無功補償裝置，降低成本、提高可靠性。
[0029]2、本發明的機側包括機側大變流器、機側小變流器共兩個變流器，機側大變流器的功率比機側小變流器的功率大，機側大變流器為同步發電機全功率相匹配的較大功率；而機側小變流器為異步發電機軟起的小功率變流器，機側小變流器的功率僅為異步發電機全功率的1/4至1/3，同時為同步發電機提供超發功率控制。
[0030]3、本發明的網側僅包含網側變流器一個變流器，其具有五個功能:(I)作為同步發電機全功率并網和功率調節；(II)作為異步發電機的軟起驅動和并網；(III)作為整個風電機組的功率調節設備；(IV)作為同步發電機的超發功率變換；(V)作為異步發電機的無功補
[0031]4、本發明實質上可構成冗余系統，當同步電機損壞時，可以閉合異步電機軟起開關，通過機側小變流器、網側變流器實現異步發電機低風速小功率變速恒頻發電；如果將第二機側開關、異步發電機容量增大，還可實現異步發電機中低風速變速恒頻滿功率發電，盡管增加較多成本，但是確實能夠達到提高可靠性的目的。
【附圖說明】
[0032]構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0033]圖1是本發明實施例的結構示意圖；
[0034]圖2是本發明實施例的工作過程示意圖；
[0035]圖3是本發明實施例的功率曲線不意圖；
[0036]附圖標記說明:1、第一機側開關;2、第二機側開關;3、異步電機軟起開關;4、機側大變流器;5、機側小變流器;6、網側變流器;7、網側開關;8、異步電機并網開關;9、風機主體;91、同步發電機;92、異步發電機;10、升壓變壓器。
【具體實施方式】
[0037]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。本發明中，術語“第一”、“第二”主要用于區分不同的部件，但不對部件進行具體限制。
[0038]如圖1和圖2所示，本實施例的雙電機風力發電機并網裝置包括第一機側開關1、第二機側開關2、異步電機軟起開關3、機側大變流器4、機側小變流器5、網側變流器6、網側開關7和異步電機并網開關8，機側大變流器4的輸入端通過第一機側開關I和雙電機風力發電機的永磁同步發電機91相連，機側小變流器5的輸入端通過第二機側開關2和雙電機風力發電機的永磁同步發電機91相連，且機側小變流器5的輸入端還通過異步電機軟起開關3和雙電機風力發電機的異步發電機92相連，機側大變流器4、機側小變流器5的輸出端和網側變流器6的輸入端并聯，網側變流器6的輸出端通過網側開關7和電網的升壓變壓器10相連，異步電機并網開關8串接在異步發電機92的輸出端和電網的升壓變壓器10之間，機側大變流器4的功率比機側小變流器5的功率大。本實施例中，機側大變流器4、機側小變流器5、網側變流器6通過直流母線耦合在一起;第一機側開關1、第二機側開關2、異步電機軟起開關3、網側開關7和異步電機并網開關8為適合于風電系統的斷路器或接觸器;機側大變流器4、機側小變流器5、網側變流器6為適合于風電系統的雙向電力電子變換器。
[0039]本發明機側大變流器4與永磁同步發電機91連接的第一機側開關I的開關容量與機側大變流器4的功率(也即永磁同步發電機91的額定功率)匹配，機側小變流器5與永磁同步發電機91連接的第二機側開關2、機側小變流器5與異步發電機92連接的異步電機軟起開關3的開關容量均與機側小變流器5功率匹配，網側變流器6與升壓變壓器10連接的網側開關7的開關容量與網側變流器6功率匹配，異步發電機92與升壓變壓器10連接的異步電機并網開關8的開關容量與異步發電機92的額定功率匹配。例如，如果永磁同步發電機91的額定功率為2000kW，最大限制輸出功率對應的超發值為10%，則機側大變流器4和第一機側開關I的容量均為2000kVA，機側小變流器5和第二機側開關2的容量均應大于200kVA;如果異步發電機92的額定功率為2000kW，則機側小變流器5和第二機側開關2、異步電機軟起開關3的容量只需設置500kVA即可滿足要求，同時異步電機并網開關8的容量為2000kVA;網側變流器6和網側開關7的容量均為2500kVA。
[0040]應用本實施例雙電機風力發電機并網裝置的風力發電機包括風機主體9、永磁同步發電機91和異步發電機92，永磁同步發電機91的轉子與風機主體9機械連接，異步發電機92的轉子與風機主體9機械連接，永磁同步發電機91和異步發電機92的輸出端設有本實施例前述的雙電機風力發電機并網裝置。應用本實施例雙電機風力發電機并網裝置的風力發電機為4MW風電機組為例，其中永磁同步發電機91具體為2MW永磁同步電機，異步發電機92具體為2MW籠型異步電機，此外比如3MW風電機組，采用2MW永磁同步電機和I麗籠型異步電機組合、1.5MW永磁同步發電機和1.5MW籠型異步電機組合均可采用本實施例雙電機風力發電機并網裝置;再如8MW風電機組，采用兩套本實施例雙電機風力發電機并網裝置進行組合即可簡單實現。毫無疑問，本實施例的風力發電機不局限于永磁同步發電機91和異步發電機92采用何種具體的安裝形式以及具體類型，也不局限于永磁同步發電機91和異步發電機92的數量。
[0041]不難看出，本實施例的風力發電機還是一個冗余系統:當永磁同步電機91損壞時，可以閉合異步電機并網開關8，通過機側小變流器5、網側變流器6實現異步發電機92低風速小功率變速恒頻發電；如果將第二機側開關2、異步電機軟起開關3容量增大至2000kVA，還可實現異步發電機92中低風速變速恒頻滿功率發電，盡管增加較多成本，但是確實能夠達到提尚可靠性的目的。
[0042]本實施例的風力發電機采用全新的雙電機風力發電機并網裝置，實現異步電機和永磁同步電機組成的雙電機發電機組實現無沖擊并網，并提供相應的并網控制方法。參見圖2，本實施例的權利要求2雙電機風力發電機的并網控制方法，包括下述并網控制的步驟:
[0043]I)當風速大于待機風速、小于切入風速VO時，閉合網側開關7、啟動網側變流器6進行網側鎖相同步，雙電機風力發電機處于待機狀態；
[0044]2)當風速達到設定的切入風速VO時，閉合第一機側開關I和機側大變流器4，將永磁同步發電機91并入電網；當風速在風速V0、設定的風速Vl之間時，通過機側大變流器4、網側變流器6控制永磁同步發電機91的轉矩，使風機主體9始終保持最佳葉尖速比以獲得最大風能捕捉，當風速等于風速Vl時，永磁同步發電機91達到額定功率；
[0045]3)當風速在風速V1、設定的風速V2之間時，閉合第二機側開關2、機側小變流器5，控制永磁同步發電機91處于超發狀態，當風速等于風速V2時，永磁同步發電機91的輸出功率等于最大限制輸出功率；
[0046]4)當風速等于風速V2時，斷開第二機側開關2、關閉機側小變流器5，保持機側大變流器4加載的功率為永磁同步發電機91的額定功率，使得永磁同步發電機91的電磁功率減少迫使風機主體9加速帶動異步發電機92的轉子加速，當異步發電機92的轉子轉速接近其同步轉速時，閉合異步電機軟起開關3，啟動機側小變流器5并控制異步發電機92開始并網，保持設定時間待異步發電機92平穩并網后，閉合異步電機并網開關8、斷開異步電機軟起開關3并停止機側小變流器5，將異步發電機92直接連接至電網的升壓變壓器10，此時風速等于風速V3;
[0047]5)當風速在風速V3、設定的風速V4之間時，通過機側大變流器4、網側變流器6控制永磁同步發電機91的轉矩和功率，使永磁同步發電機91處于額定功率運行，同時控制整個風機主體9的轉速，進而控制異步發電機92的轉差率及功率，由網側變流器6將多余的功率余量進行無功變換為異步發電機92提供容性無功補償；當風速等于風速V4時，異步發電機92的輸出功率為其額定功率；
[0048]6)當風速在風速V4、設定的額定風速V5之間時，永磁同步發電機91、異步發電機92均處于額定功率運行，當風速超過額定風速V5時，通過變槳控制風機主體9對機組功率進行限制。
[0049]如圖3所示，其中曲線(I)為風力發電機組的總輸出功率曲線，曲線(2)為永磁同步發電機91的輸出功率曲線，曲線(3)為異步發電機92的輸出功率曲線；區域(a)為并網的風速跟蹤區域(c-max區域)，即V0-V4區域，區域(b)為永磁同步發電機91的超發區域，即V1-V2區域;區域(c)為異步發電機92的脫并網區域，S卩V2-V3區域。
[0050]本實施例中，步驟3)中的最大限制輸出功率為機側大變流器4的額定功率的1.1倍，即在超發狀態的超發量為10 %，但未超過永磁同步發電機91的最大安全功率，甚至可選擇額定功率稍大的永磁同步電機以提高安全性。
[0051]參見圖2，本實施例中，還包括下述脫網控制的步驟:
[0052]SI)當風速超過額定風速V5時，通過變槳控制風機主體9對機組功率進行限制；當風速在額定風速V5、設定的風速V4之間時，永磁同步發電機91、異步發電機92均處于額定功率運行；
[0053]S2)當風速等于風速V4時，異步發電機92的輸出功率為其額定功率；當風速在風速V4、設定的風速V3之間時，通過機側大變流器4、網側變流器6控制永磁同步發電機91的轉矩和功率，使永磁同步發電機91處于額定功率運行，同時控制整個風機主體9的轉速，進而控制異步發電機92的轉差率及功率，由網側變流器6將多余的功率余量進行無功變換為異步發電機92提供容性無功補償；當風速等于風速V3時，閉合異步電機軟起開關3、啟動機側小變流器5并斷開異步電機并網開關8，由機側小變流器5控制異步發電機92進行軟脫網；
[0054]S3)當風速在風速V3、設定的風速V2之間時，通過機側大變流器4、網側變流器6控制永磁同步發電機91的轉矩和功率，使永磁同步發電機91處于額定功率運行，繼續控制整個風機主體9的轉速，進而控制異步發電機92的轉差率及功率，由網側變流器6將多余的功率余量進行無功變換為異步發電機92提供容性無功補償；當風速等于風速V2時，斷開異步電機軟起開關3、停止機側小變流器5將異步發電機92脫網；
[0055]S4)當風速在風速V2、設定的風速Vl之間時，閉合第二機側開關2、機側小變流器5，控制永磁同步發電機91處于超發狀態，當風速等于風速V2時，永磁同步發電機91的輸出功率等于最大限制輸出功率；當風速等于并網風速Vl時，永磁同步發電機91的輸出功率等于額定功率；
[0056]S5)當風速在風速Vl、設定的切入風速VO之間時，通過機側大變流器4、網側變流器6控制永磁同步發電機91的轉矩，使風機主體9始終保持最佳葉尖速比以獲得最大風能捕捉，當風速等于切入風速VO時，斷開第一機側開關I和機側大變流器4，將永磁同步發電機91脫網，雙電機風力發電機處于待機狀態。
[0057]當風速在風速V1、風速V2之間時正好處于中風速時，而中風速是風力發電場的出現概率較大的風速區域。本實施例中通過步驟3)和S4)，使得永磁同步發電機91具備較短時間內的超發能力，目的是一方面通過前述步驟可以增加中風速時的發電量，提高風能的利用率;另一方面通過步驟4)和S3)，優選的可以為異步發電機92的并網和脫網提供功率滯環區間，避免異步發電機92頻繁并網與脫網。
[0058]考慮到實際環境中風速可能并非持續增加或持續減少，因此本實施例中，還包括下述進行控制方式選擇的步驟:首先檢測當前風速的變化情況，如果當前風速增加，則根據當前風速進行并網控制，如果當前風速減少，則根據當前風速進行脫網控制，從而實現對永磁同步發電機91、異步發電機92兩者根據風速變化情況的自動并網、脫網控制。
[0059]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種雙電機風力發電機并網裝置，其特征在于:包括第一機側開關(I)、第二機側開關(2)、異步電機軟起開關(3)、機側大變流器(4)、機側小變流器(5)、網側變流器(6)、網側開關(7)和異步電機并網開關(8)，所述機側大變流器(4)的輸入端通過第一機側開關(I)和雙電機風力發電機的同步發電機(91)相連，所述機側小變流器(5)的輸入端通過第二機側開關(2)和雙電機風力發電機的同步發電機(91)相連，且所述機側小變流器(5)的輸入端還通過異步電機軟起開關(3)和雙電機風力發電機的異步發電機(92)相連，所述機側大變流器(4)、機側小變流器(5)的輸出端和網側變流器(6)的輸入端并聯，所述網側變流器(6)的輸出端通過網側開關(7)和電網的升壓變壓器(10)相連，所述異步電機并網開關(8)串接在異步發電機(92)的輸出端和電網的升壓變壓器(10)之間，所述機側大變流器(4)的功率比機側小變流器(5)的功率大。2.—種風力發電機，包括風機主體(9)、同步發電機(91)和異步發電機(92)，所述同步發電機(91)和異步發電機(92)分別和風機主體(9)的輸出軸相連，其特征在于:所述同步發電機(91)和異步發電機(92)的輸出端設有權利要求1所述的雙電機風力發電機并網裝置。3.—種權利要求2所述雙電機風力發電機的并網控制方法，其特征在于，包括下述并網控制的步驟: 1)當風速大于待機風速、小于切入風速VO時，閉合網側開關(7)、啟動網側變流器(6)進行網側鎖相同步，雙電機風力發電機處于待機狀態； 2)當風速達到設定的切入風速VO時，閉合第一機側開關(I)、啟動機側大變流器(4)，將同步發電機(91)并入電網；當風速在切入風速V0、設定的風速Vl之間時，通過機側大變流器(4)、網側變流器(6)控制同步發電機(91)的轉矩，使風機主體(9)始終保持最佳葉尖速比以獲得最大風能捕捉，當風速等于風速Vl時，同步發電機(91)達到額定功率； 3)當風速在風速V1、設定的風速V2之間時，閉合第二機側開關(2)、啟動機側小變流器(5)，控制同步發電機(91)處于超發狀態，當風速等于風速V2時，同步發電機(91)的輸出功率等于最大限制輸出功率； 4)當風速等于風速V2時，斷開第二機側開關(2)、關閉機側小變流器(5)，保持機側大變流器(4)加載的功率為同步發電機(91)的額定功率，使得同步發電機(91)的電磁功率減少迫使風機主體(9)加速帶動異步發電機(92)的轉子加速，當異步發電機(92)的轉子轉速接近其同步轉速時，閉合異步電機軟起開關(3)，啟動機側小變流器(5)并控制異步發電機(92)開始并網，保持設定時間待異步發電機(92)平穩并網后，閉合異步電機并網開關(8)、斷開異步電機軟起開關(3)并停止機側小變流器(5)，將異步發電機(92)直接連接至電網的升壓變壓器(10)，此時風速等于風速V3; 5)當風速在風速V3、設定的風速V4之間時，通過機側大變流器(4)、網側變流器(6)控制同步發電機(91)的轉矩和功率，使同步發電機(91)處于額定功率運行，同時控制整個風機主體(9)的轉速，進而控制異步發電機(92)的轉差率及功率，由網側變流器(6)將多余的功率余量進行無功變換為異步發電機(92)提供容性無功補償；當風速等于風速V4時，異步發電機(92)的輸出功率為其額定功率； 6)當風速在風速V4、設定的額定風速V5之間時，同步發電機(91)、異步發電機(92)均處于額定功率運行，當風速超過額定風速V5時，通過變槳控制風機主體(9)對機組功率進行限制。4.根據權利要求3所述雙電機風力發電機的并網控制方法，其特征在于，所述步驟3)中的最大限制輸出功率為機側大變流器(4)的額定功率的1.1倍。5.根據權利要求3所述雙電機風力發電機的并網控制方法，其特征在于，還包括下述脫網控制的步驟: 51)當風速超過額定風速V5時，通過變槳控制風機主體(9)對機組功率進行限制；當風速在額定風速V5、風速V4之間時，同步發電機(91)、異步發電機(92)均處于額定功率運行； 52)當風速等于風速V4時，異步發電機(92)的輸出功率為其額定功率；當風速在風速V4、風速V3之間時，通過機側大變流器(4)、網側變流器(6)控制同步發電機(91)的轉矩和功率，使同步發電機(91)處于額定功率運行，同時控制整個風機主體(9)的轉速，進而控制異步發電機(92)的轉差率及功率，由網側變流器(6)將多余的功率余量進行無功變換為異步發電機(92)提供容性無功補償；當風速等于風速V3時，閉合異步電機軟起開關(3)、啟動機側小變流器(5)、并斷開異步電機并網開關(8)，利用機側小變流器對異步發電機(92)進行軟停控制； 53)當風速在風速V3、風速V2之間時，通過機側大變流器(4)、網側變流器(6)控制同步發電機(91)的轉矩和功率，使同步發電機(91)處于額定功率運行，繼續控制整個風機主體(9)的轉速，進而控制異步發電機(92)的轉差率及功率，由網側變流器(6)將多余的功率余量進行無功變換為異步發電機(92)提供容性無功補償；當異步發電機(92)轉速接近同步轉速時，斷開異步電機軟起開關(3)、關閉機側小變流器(5)將異步發電機(92)脫網； 54)當風速在風速V2、風速Vl之間時，閉合第二機側開關(2)、機側小變流器(5)，控制同步發電機(91)處于超發狀態，當風速等于風速V2時，同步發電機(91)的輸出功率等于最大限制輸出功率;當風速等于風速Vl時，同步發電機(91)的輸出功率等于額定功率； 55)當風速在風速V1、設定的切入風速VO之間時，通過機側大變流器(4)、網側變流器(6)控制同步發電機(91)的轉矩，使風機主體(9)始終保持最佳葉尖速比以獲得最大風能捕捉，當風速等于切入風速VO時，斷開第一機側開關(I)和機側大變流器(4)，將同步發電機(91)脫網，雙電機風力發電機處于待機狀態。6.根據權利要求5所述雙電機風力發電機的并網控制方法，其特征在于，還包括下述進行控制方式選擇的步驟:首先檢測當前風速的變化情況，如果當前風速增加，則根據當前風速進行并網控制，如果當前風速減少，則根據當前風速進行脫網控制。
【文檔編號】H02J3/38GK105932714SQ201610431200
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月16日
【發明人】胡剛毅, 左光群, 張超
【申請人】三重型能源裝備有限公司, 三一重型能源裝備有限公司