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专利号: 2021104381869
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种液压型风力发电高电压穿越控制系统,其特征在于,所述系统包括:风力机部

分、定量泵‑变量马达液压主传动系统和发电机部分,其中,风力机部分的风机与定量泵‑变量马达液压主传动系统的定量泵同轴刚性连接,发电机部分的励磁同步发电机与定量泵‑变量马达液压主传动系统的变量马达同轴刚性连接;

所述风力机部分包括风速传感器(1)、第一转速转矩传感器(4);

发电机部分包括励磁同步发电机(20)、无功功率控制器(21)、多功能仪表(22)和电网(23);励磁同步发电机(20)通过第二传动轴(17)与变量马达(16)同轴相连,用于接收系统中能量,并将其传送给电网(23);多功能仪表(22)安装于电网(23)上,用于采集电网(23)的电压、频率和有功功率;

定量泵‑变量马达液压主传动系统包括转速控制器(15)、有功功率控制器(18)、变量马达(16)、第二转速转矩传感器(19)、高压压力传感器(24)、低压压力传感器(25);

无功功率控制器(21)输入端连接多功能仪表(22),无功功率控制器(21)输出端连接励磁同步发电机(20),用于在电网(23)电压升高时,调节励磁同步发电机(20)的输出动态感性无功电流;当电网电压升高时,多功能仪表(22)发出信号,无功功率控制器(21)通过多功能仪表(22)采集电网(23)的电压和频率,调节励磁同步发电机(20)的输出动态感性无功电流,且响应时间不大于40ms,进行无功功率支撑,同时输入的感性无功电流满足ITL≥1.5×(UT‑1.1)In,UT的取值范围是:1.1≤UT≤1.3;当电网(23)的电压降低时,无功功率控制器(21)控制励磁同步发电机(20)停止输出感性无功电流,实现电网(23)的电压恢复;

转速控制器(15)输入端分别连接流量传感器(14)、第二转速转矩传感器(19)和多功能仪表(22),转速控制器(15)输出端连接变量马达(16),用于电网(23)电压升高时,通过调节变量马达(16)的摆角,进而调节励磁同步发电机(20)的转速,保证励磁同步发电机(20)转速满足并网转速需求;

有功功率控制器(18)输入端分别连接第一转速转矩传感器(4)、第二转速转矩传感器(19)、多功能仪表(22)、风速传感器(1)、高压压力传感器(24)、低压压力传感器(25),有功功率控制器(18)输出端连接变量马达(16),用于电网(23)电压升高时,调整变量马达(16)的摆角,从而实现风机(2)能量的释放,有功功率控制器(18)通过多功能仪表(22)采集电网(23)的有功功率、高压压力传感器(24)采集的高压管路(6)的压力、低压压力传感器(25)采集的低压管路(7)的压力和流量传感器(14)采集的系统流量,柔性控制变量马达(16)的排量,实现高电压故障期间的有功功率的平滑控制。

2.根据权利要求1所述的液压型风力发电高电压穿越控制系统,其特征在于,所述定量泵‑变量马达液压主传动系统包括定量泵(5)、高压管路(6)、低压管路(7)、第一单向阀(8)、第二单向阀(9)、溢流阀(10)、补油泵(11)、油箱(12)、安全阀(13)、流量传感器(14)、第二传动轴(17);

定量泵(5)与风力机部分的风机(2)同轴相连,定量泵(5)的进油口从低压管路(7)吸油,定量泵(5)的压油口通过高压管路(6)输出高压油;高压管路(6)上安装有流量传感器(14)、高压压力传感器(24);低压管路(7)上安装有低压压力传感器(25);安全阀(13)跨接在高压管路(6)和低压管路(7)之间;补油泵(11)吸油口与油箱(12)相连,补油泵(11)压油口分别连接第一单向阀(8)和第二单向阀(9)的一端;第一单向阀(8)的另一端连接到高压管路(6),第二单向阀(9)的另一端连接到低压管路(7),第一单向阀(8)和第二单向阀(9)在系统中可防止系统中的液压油回流入补油泵(11)中;溢流阀(10)跨接在补油泵(11)压油口与油箱(12)之间,用于控制补油泵输出液压油的压力;变量马达(16)的吸油口与高压管路(6)相连,变量马达(16)的排油口与低压管路(7)相连,变量马达(16)通过第二传动轴(17)与发电机部分的励磁同步发电机(20)同轴相连,变量马达(16)受到高压液压油的驱动将液压能转化为动能,进而将能量传送到发电机部分;第二转速转矩传感器(19)安装于第二传动轴(17)上,用于采集定量泵(5)传送给励磁同步发电机(20)的转速和转矩。

3.根据权利要求2所述的液压型风力发电高电压穿越控制系统,其特征在于,所述风力机部分包括风机(2)、第一传动轴(3);

所述风速传感器(1)安装于风机(2)附近;风机(2)通过第一传动轴(3)与定量泵(5)刚性连接;第一转速转矩传感器(4)安装于第一传动轴(3)上。

4.一种应用于权利要求1~3任一项权利要求所述的液压型风力发电高电压穿越控制

系统的控制方法,其特征在于,所述方法包括:

当电网(23)电压升高时,多功能仪表(22)将信号传送到转速控制器(15)和有功功率控制器(18)中,转速控制器(15)通过接收流量传感器(14)采集的高压管路(6)的流量、第二转速转矩传感器(19)采集的励磁同步发电机(20)输入的转速和转矩以及多功能仪表(22)采集的电网(23)频率,调整变量马达(16)的摆角,进而调节变量马达(16)的排量,使励磁同步发电机(20)的转速维持在1500r/min±6r/min,保证励磁同步发电机(20)转速满足并网转速需求;有功功率控制器(18)通过接收风速传感器(1)采集的风速、第一转速转矩传感器(4)采集的定量泵(5)输入的转速和转矩、第二转速转矩传感器(19)采集的励磁同步发电机(20)输入的转速和转矩、多功能仪表(22)采集的电网(23)频率和有功功率,调整变量马达(16)的摆角,进而调节变量马达(16)的排量,实现风机(2)能量的释放;

当故障切除后,多功能仪表(22)将电网(23)的频率和有功功率传送到有功功率控制器(18)中,有功功率控制器(18)通过控制变量马达(16)的摆角,增大风机(2)的转速,实现能量的储存,使励磁同步发电机(20)有功功率快速恢复至实际风况对应的输出功率,使电网(23)快速恢复至故障前的状态;同时有功功率控制器(18)通过多功能仪表(22)采集电网(23)的有功功率、高压压力传感器(24)采集的高压管路(6)的压力、低压压力传感器(25)采集的低压管路(7)的压力和流量传感器(14)采集的系统流量,柔性控制变量马达(16)的排量,实现高电压故障期间的有功功率的平滑控制。