用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能式智能變壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能式智能變壓器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，風(fēng)電系統(tǒng)所面臨的挑戰(zhàn)主要來源于兩個(gè)方面:一方面，由于風(fēng)能資源具有波動(dòng)性，導(dǎo)致風(fēng)電出力也具有波動(dòng)性，這在風(fēng)電穿透率較高的情況下會(huì)對電網(wǎng)的電能質(zhì)量及其穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。另一方面，隨著風(fēng)電在電網(wǎng)中所占比例不斷增大，若風(fēng)電機(jī)組在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)仍采取被動(dòng)保護(hù)式的解列方式，則會(huì)增加整個(gè)系統(tǒng)的恢復(fù)難度，甚至可能加劇故障，嚴(yán)重影響到電網(wǎng)的安全運(yùn)行。為此，新的電網(wǎng)規(guī)則均要求當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組都能夠在一定時(shí)間范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)低電壓穿越運(yùn)行，并在故障切除后風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，以幫助電網(wǎng)恢復(fù)正常工作。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，提供一種不僅可以平滑風(fēng)電的功率波動(dòng)，而且還能夠提高風(fēng)電的低電壓穿越能力的用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能式智能變壓器。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
[0005]一種用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能式智能變壓器，包括分別對應(yīng)三相線路的三個(gè)單相儲(chǔ)能式變壓單元，所述單相儲(chǔ)能式變壓單元包括低壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器、低壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器、雙向DC-DC變換器、儲(chǔ)能裝置、多繞組高頻變壓器、高壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器和高壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器，所述高壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器和高壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器的數(shù)量均為一個(gè)以上且相互之間一一對應(yīng)，所述低壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器交流端口的一個(gè)出線端子和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中對應(yīng)相的出線端子相連、另一個(gè)出線端子則和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中工頻升壓變壓器低壓側(cè)對應(yīng)相的出線端子相連，所述低壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器的直流端口和低壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器的直流端口相連，所述低壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器的交流端口和多繞組高頻變壓器的低壓側(cè)繞組相連，所述儲(chǔ)能裝置通過雙向DC-DC變換器和低壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器及低壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器的直流端口相連，所述多繞組高頻變壓器的高壓側(cè)繞組分別與對應(yīng)的高壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器的交流端口相連，所述高壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器的直流端口與對應(yīng)的高壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器的直流端口相連，所有的高壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器之間通過兩個(gè)交流端口依次級聯(lián)連接呈鏈狀，且鏈?zhǔn)捉涣鞫丝诘囊粋€(gè)出線端子和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中工頻升壓變壓器高壓側(cè)對應(yīng)相的出線端子相連、鏈尾交流端口的一個(gè)出線端子和另外兩個(gè)單相儲(chǔ)能式變壓單元中鏈尾相應(yīng)的出線端子相連。
[0006]優(yōu)選地，所述低壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器交流端口的一個(gè)出線端子和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中對應(yīng)相的出線端子之間串聯(lián)連接有低壓側(cè)單相濾波電感。
[0007]優(yōu)選地，所述鏈?zhǔn)捉涣鞫丝诘囊粋€(gè)出線端子和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中工頻升壓變壓器高壓側(cè)對應(yīng)相的出線端子之間串聯(lián)連接有高壓側(cè)單相濾波電感。
[0008]優(yōu)選地，所述儲(chǔ)能裝置為超級電容器或者蓄電池。
[0009]優(yōu)選地，所述低壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器、低壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器、高壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器和高壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器均為基于全控開關(guān)器件的DC-AC變換器，所述雙向DC-DC變換器為基于全控開關(guān)器件的雙向DC-DC變換器；所述全控開關(guān)器件為絕緣柵雙極型功率管IGBT、集成門極換流晶閘管IGCT及可關(guān)斷晶閘管GTO中的一種。
[0010]本實(shí)用新型用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能式智能變壓器具有下述優(yōu)點(diǎn):
[0011]1、本實(shí)用新型包括分別對應(yīng)三相線路的三個(gè)單相儲(chǔ)能式變壓單元，所述單相儲(chǔ)能式變壓單元包括低壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器、低壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器、雙向DC-DC變換器、儲(chǔ)能裝置、多繞組高頻變壓器、高壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器和高壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器，控制低壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器的工作狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)在電網(wǎng)發(fā)生電壓跌落時(shí)，即升壓變壓器低壓側(cè)出現(xiàn)電壓跌落時(shí)，快速動(dòng)態(tài)補(bǔ)償其電壓偏差量，以保證風(fēng)電機(jī)組出線端口的電壓穩(wěn)定，從而提高風(fēng)電系統(tǒng)的低電壓穿越能力。
[0012]2、本實(shí)用新型包括分別對應(yīng)三相線路的三個(gè)單相儲(chǔ)能式變壓單元，所述單相儲(chǔ)能式變壓單元包括低壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器、低壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器、雙向DC-DC變換器、儲(chǔ)能裝置、多繞組高頻變壓器、高壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器和高壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器，通過控制高壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器的工作狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)控制儲(chǔ)能式智能變壓器高壓端口的有功/無功輸出，在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，能夠平滑風(fēng)電的有功功率波動(dòng)；當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，能夠?yàn)殡娋W(wǎng)提供一定的無功功率以幫助電網(wǎng)恢復(fù)正常運(yùn)行。
[0013]3、本實(shí)用新型包括分別對應(yīng)三相線路的三個(gè)單相儲(chǔ)能式變壓單元，所述單相儲(chǔ)能式變壓單元包括低壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器、低壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器、雙向DC-DC變換器、儲(chǔ)能裝置、多繞組高頻變壓器、高壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器和高壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器，通過控制雙向DC-DC變換器的工作狀態(tài)，能夠控制儲(chǔ)能裝置的有功功率輸出，從而保證直流母線電壓的穩(wěn)定以及整個(gè)儲(chǔ)能式智能變壓器的正常運(yùn)行。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的電路原理結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖例說明:1、單相儲(chǔ)能式變壓單元；11、低壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器；111、低壓側(cè)單相濾波電感；12、低壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器；13、雙向DC-DC變換器；14、儲(chǔ)能裝置；15、多繞組高頻變壓器；16、高壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器；17、高壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器；171、高壓側(cè)單相濾波電感；2、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；3、工頻升壓變壓器；
4、電網(wǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，應(yīng)用本實(shí)施例儲(chǔ)能式智能變壓器的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組2、工頻升壓變壓器3和電網(wǎng)4，工頻升壓變壓器3的高壓側(cè)與電網(wǎng)4相連，本實(shí)施例的儲(chǔ)能式智能變壓器包括分別對應(yīng)三相線路的三個(gè)單相儲(chǔ)能式變壓單元I (1#1?1#3，其中1#2、1#3的內(nèi)部結(jié)構(gòu)均與1#1完全相同，為了簡化說明，故未重復(fù)繪出其詳細(xì)內(nèi)部結(jié)構(gòu))。
[0017]如圖1所示，單相儲(chǔ)能式變壓單元I包括低壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器11、低壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器12、雙向DC-DC變換器13、儲(chǔ)能裝置14、多繞組高頻變壓器15、高壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器16和高壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器17，高壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器16和高壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器17的數(shù)量均為一個(gè)以上且相互之間一一對應(yīng)。本實(shí)施例將高壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器16和高壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器17的數(shù)量均以多個(gè)(N ^ 3)進(jìn)行示例性說明，毫無疑問，高壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器16和高壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器17的數(shù)量也可以根據(jù)需要采用一個(gè)或兩個(gè)，其原理與本實(shí)施例相同，因此高壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器16和高壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器17的數(shù)量N可以延伸為N彡I。
[0018]本實(shí)施例中，低壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器11交流端口的一個(gè)出線端子和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組2中對應(yīng)相的出線端子相連、另一個(gè)出線端子則和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中工頻升壓變壓器3低壓側(cè)對應(yīng)相的出線端子相連，低壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器11的直流端口和低壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器12的直流端口相連，低壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器12的交流端口和多繞組高頻變壓器15的低壓側(cè)繞組相連。參見圖1，以單相儲(chǔ)能式變壓單元1#1為例，低壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器11交流端口的一個(gè)出線端子W和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組2中對應(yīng)相的出線端子a相連、另一個(gè)出線端子則和工頻升壓變壓器3低壓側(cè)對應(yīng)相的出線端子4目連，低壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器11的直流端口J和低壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器12的直流端口妨目連，低壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器12的交流端口 /和多繞組高頻變壓器15的低壓側(cè)繞組?相連。需要說明的是，關(guān)于上述結(jié)構(gòu)，單相儲(chǔ)能式變壓單元1#2、單相儲(chǔ)能式變壓單元1#3的與單相儲(chǔ)能式變壓單元1#1的結(jié)構(gòu)類似，其僅僅是對應(yīng)不同相線路的區(qū)別，故在此不再贅述。
[0019]本實(shí)施例中，儲(chǔ)能裝置14通過雙向DC-DC變換器13和低壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器11及低壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器12的直流端口相連。參見圖1，仍以單相儲(chǔ)能式變壓單元1#1為例，儲(chǔ)能裝置14的連接端口 /7和雙向DC-DC變換器13的低壓側(cè)直流端口 ο相連，雙向DC-DC變換器13的高壓側(cè)直流端口則和低壓側(cè)單相全橋工頻DC-AC變換器11的直流端口 J及低壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器12的直流端口妨目連。
[0020]本實(shí)施例中，多繞組高頻變壓器15的高壓側(cè)繞組分別與對應(yīng)的高壓側(cè)單相全橋高頻DC-AC變換器16的交流端口相連，高壓側(cè)單