專利名稱：一種風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)電壓擾動(dòng)模擬發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體涉及一種風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)電壓擾動(dòng)模擬發(fā)生裝置。
背景技術(shù)：
風(fēng)電作為一種波動(dòng)性電源具有難以調(diào)度的特性，大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生較大的影響。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生如電壓波動(dòng)、頻率波動(dòng)、電壓畸變以及三相電壓不平衡等擾動(dòng)時(shí)，并網(wǎng)運(yùn)行的大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)必須具備良好的電網(wǎng)適應(yīng)能力，其中包括有功功率調(diào)節(jié)、無功功率調(diào)節(jié)、頻率調(diào)節(jié)和抗干擾能力等。目前，隨著大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)，對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越能力的要求已經(jīng)受到廣泛關(guān)注。我國在低電壓穿越能力方面已初步具備試驗(yàn)檢測(cè)能力，但對(duì)于風(fēng)電機(jī)組是否能夠耐受電網(wǎng)電壓的各種擾動(dòng)還缺乏相應(yīng)的技術(shù)手段。國內(nèi)外在可控電壓質(zhì)量擾動(dòng)發(fā)生裝置方面也開展了相關(guān)研究，但還沒有關(guān)于風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)電壓模擬發(fā)生裝置的研究報(bào)道。另外，風(fēng)電場(chǎng)的特性決定了擾動(dòng)發(fā)生裝置的功率必須是四象限運(yùn)行方式，且在測(cè)試風(fēng)電機(jī)組特性時(shí)不得影響原有的供電系統(tǒng)。因此，目前研究的電壓擾動(dòng)發(fā)生裝置僅用在低于風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)電壓等級(jí)的電力系統(tǒng)中，對(duì)系統(tǒng)并入或串入的設(shè)備如無功和諧波補(bǔ)償裝置以及典型負(fù)荷的檢測(cè)或?qū)嶒?yàn)研究，不能滿足風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)和風(fēng)電機(jī)組實(shí)驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)研究的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)電壓擾動(dòng)模擬發(fā)生裝置，該裝置是基于全功率四象限變流器的，模擬實(shí)現(xiàn)風(fēng)電并網(wǎng)電壓等級(jí)下的電網(wǎng)電壓擾動(dòng)發(fā)生，實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，滿足風(fēng)電機(jī)組在電動(dòng)和發(fā)電狀態(tài)的運(yùn)行要求。本發(fā)明采用下述方案予以實(shí)施一種風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)電壓擾動(dòng)模擬發(fā)生裝置，其改進(jìn)之處在于，所述裝置串接在35KV 發(fā)電母線與35KV測(cè)試母線之間，所述裝置由完全獨(dú)立且結(jié)構(gòu)完全相同的A、B、C三相單個(gè)裝置構(gòu)成；所述每相包括變壓器T1、AC/DC整流器、直流電容器Cl-Cn、DC/AC逆變器和變壓器 T2 ；所述每相工作時(shí)先經(jīng)過變壓器Tl降壓，然后經(jīng)過至少一個(gè)AC/DC整流器整流，直流電容器Cl、C2直到Cn起直流電壓支撐作用，再經(jīng)過至少一個(gè)DC/AC逆變器逆變，逆變輸出后進(jìn)行首尾串接，所述首尾相接為第一個(gè)DC/AC逆變器的尾端連接第二個(gè)DC/AC逆變器的首端，依次類推，串接完后剩下一個(gè)首端A和尾端Na ；所述首端A再通過所述變壓器T2升壓到測(cè)試母線的電壓等級(jí)，連接到測(cè)試母線。本發(fā)明提供的一種優(yōu)選的技術(shù)方案是所述裝置的電路是基于全功率四象限變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是
1)本發(fā)明提供的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)，提高裝置的可靠性，方便裝置的使用與維護(hù)；2)本發(fā)明提供的裝置功率能夠?qū)崿F(xiàn)雙向流動(dòng)，滿足風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng)需求；3)風(fēng)機(jī)側(cè)(測(cè)試母線)與電網(wǎng)側(cè)(發(fā)電母線)完全隔離，風(fēng)機(jī)側(cè)的故障不會(huì)影響到電網(wǎng)側(cè)的正常運(yùn)行；4)本發(fā)明提供的裝置可根據(jù)負(fù)荷容量大小，靈活配置主回路功率部分的接入；5)本發(fā)明提供的裝置功能強(qiáng)大，能實(shí)現(xiàn)頻率波動(dòng)、電壓波動(dòng)、電壓畸變和三相不平衡以及多重?cái)_動(dòng)同時(shí)發(fā)生的功能。


圖1是風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)電壓擾動(dòng)模擬發(fā)生裝置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。圖2是電壓波動(dòng)范圍-I0Z0 +1%，波動(dòng)頻率IOHz的波形圖；圖3是電壓波動(dòng)范圍-40Z0 +4%，波動(dòng)頻率3Hz的波形圖；圖4是幅值5%，25次諧波擾動(dòng)波形圖；圖5是幅值10 %，5次諧波擾動(dòng)波形圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明提供的裝置是基于全功率四象限變流器的，風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)電壓擾動(dòng)發(fā)生裝置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示(A相示意圖)。其工作原理如下風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)電壓擾動(dòng)模擬發(fā)生裝置串接在35KV發(fā)電母線(電網(wǎng))與35KV測(cè)試母線(風(fēng)機(jī))之間，先經(jīng)過變壓器Tl降壓，然后經(jīng)過多個(gè)AC/DC整流器整流，直流電容器Cl、C2直到Cn起直流電壓支撐作用，再經(jīng)過多個(gè)DC/AC逆變器逆變，逆變輸出后進(jìn)行首尾串接，即第一個(gè)DC/AC逆變器的尾端連接第二個(gè) DC/AC逆變器的首端，依次類推，串接完后剩下一個(gè)首端A和尾端Na ；首端A再通過變壓器 T2升壓到測(cè)試母線的電壓等級(jí)，接到測(cè)試母線。通過適當(dāng)?shù)目刂?，電網(wǎng)電壓擾動(dòng)模擬發(fā)生裝置可以發(fā)出擾動(dòng)試驗(yàn)所需的各種擾動(dòng)波形，典型波形圖如圖2、3、4和5所示。圖2是電壓波動(dòng)范圍-1 % +1 %，波動(dòng)頻率IOHz的波形圖；圖中所示上面部分為 35KV電網(wǎng)側(cè)相電壓的有效值；圖中下面部分為擾動(dòng)模擬發(fā)生裝置電壓波動(dòng)試驗(yàn)輸出電壓有效值，即35KV風(fēng)機(jī)側(cè)相電壓有效值，其電壓波動(dòng)范圍為-1% +1%，波動(dòng)頻率為10Hz。圖3是電壓波動(dòng)范圍-4% +4%，波動(dòng)頻率3Hz的波形圖；圖中所示上面部分為 35KV電網(wǎng)側(cè)相電壓的有效值；圖中下面部分為擾動(dòng)模擬發(fā)生裝置電壓波動(dòng)試驗(yàn)輸出電壓有效值，即35KV風(fēng)機(jī)側(cè)相電壓有效值，其電壓波動(dòng)范圍為-4% +4%，波動(dòng)頻率為3Hz。圖4是幅值5%，25次諧波擾動(dòng)波形圖；圖中所示為擾動(dòng)模擬發(fā)生裝置電壓畸變?cè)囼?yàn)輸出A、B、C三相電壓，即35KV電網(wǎng)經(jīng)過擾動(dòng)裝置輸出后，電壓疊加了幅值為5%、頻率為 25倍工頻的諧波電壓。圖5是幅值10%，5次諧波擾動(dòng)波形圖；圖中所示為擾動(dòng)模擬發(fā)生裝置電壓畸變?cè)囼?yàn)輸出A、B、C三相電壓，即35KV電網(wǎng)經(jīng)過擾動(dòng)裝置輸出后，電壓疊加了幅值為10%、頻率為5倍工頻的諧波電壓。最后應(yīng)該說明的是結(jié)合上述實(shí)施例僅說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制。所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解到本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，但這些修改或變更均在申請(qǐng)待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)電壓擾動(dòng)模擬發(fā)生裝置，其特征在于，所述裝置串接在35KV發(fā)電母線與35KV測(cè)試母線之間，所述裝置由完全獨(dú)立且結(jié)構(gòu)完全相同的A、B、C三相單個(gè)裝置構(gòu)成；所述每相包括變壓器Tl、AC/DC整流器、直流電容器Cl-Cn、DC/AC逆變器和變壓器T2 ；所述每相工作時(shí)先經(jīng)過變壓器Tl降壓，然后經(jīng)過至少一個(gè)AC/DC整流器整流，直流電容器Cl、C2直到Cn起直流電壓支撐作用，再經(jīng)過至少一個(gè)DC/AC逆變器逆變，逆變輸出后進(jìn)行首尾串接，所述首尾相接為第一個(gè)DC/AC逆變器的尾端連接第二個(gè)DC/AC逆變器的首端，依次類推，串接完后剩下一個(gè)首端A和尾端Na ；所述首端A再通過所述變壓器T2升壓到測(cè)試母線的電壓等級(jí)，連接到測(cè)試母線。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)擾動(dòng)模擬發(fā)生裝置，其特征在于，所述裝置的電路是基于全功率四象限變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)電壓擾動(dòng)模擬發(fā)生裝置，該裝置由完全獨(dú)立且結(jié)構(gòu)完全相同的A、B、C三相單個(gè)裝置構(gòu)成；所述每相工作時(shí)先經(jīng)過變壓器T1降壓，然后經(jīng)過至少一個(gè)AC/DC整流器整流，直流電容器C1、C2直到Cn起直流電壓支撐作用，再經(jīng)過至少一個(gè)DC/AC逆變器逆變，逆變輸出后進(jìn)行首尾串接，首尾相接為第一個(gè)DC/AC逆變器的尾端連接第二個(gè)DC/AC逆變器的首端，依次類推，串接完后剩下一個(gè)首端A和尾端Na；首端A再通過變壓器T2升壓到測(cè)試母線的電壓等級(jí)，連接到測(cè)試母線。本發(fā)明提供的裝置模擬實(shí)現(xiàn)風(fēng)電并網(wǎng)電壓等級(jí)下的電網(wǎng)電壓擾動(dòng)發(fā)生，實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，滿足風(fēng)電機(jī)組在電動(dòng)和發(fā)電狀態(tài)的運(yùn)行要求。
文檔編號(hào)H02J3/36GK102231531SQ201110172119
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月23日
發(fā)明者周飛, 李奇睿, 李金元, 武守遠(yuǎn), 王東, 蔣天平, 訾振寧, 趙國亮, 趙波, 郭劍波 申請(qǐng)人:中國電力科學(xué)研究院, 中電普瑞科技有限公司