离并网自适应的风力发电机组控制装置及方法与流程

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种离并网自适应的风力发电机组控制装置及方法。

背景技术：

风力发电机组作为一种发电设备，分为并网和离网两种发电模式。并网模式下，风力发电机组与公共电网连接，产生的电能进入公共电网中。离网模式下，风力发电机组直接与蓄电池连接，产生的电能不经公共电网直接进入蓄电池中。为了使风力发电机的适用范围较广，有必要提供一种离并网一体的风力发电机工作模式。

现有技术提供了如下述的微电网风力发电机的并网离网一体装置：该装置包括控制电路、三相整流电路一、三相整流电路二、dc/dc电源一、dc/dc电源二、手动开关和保护电路。风力发电机与三相整流电路一和蓄电池组串联，风力发电机与手动开关、三相整流电路二、dc/dc电源二、并网逆变器串联，三相整流电路一和蓄电池组的串联支路与手动开关、三相整流电路二、dc/dc电源二、并网逆变器的串联支路并联连接，dc/dc电源一与控制电路和保护电路分别连接，dc/dc电源一和控制电路分别耦接到三相整流电路一的输出端，控制电路耦接到风力发电机的绕组上。通过控制手动开关启闭，对风力发电机的发电模式进行控制。

发明人发现现有技术至少存在以下问题：

离网模式下，风力发电机产生的电能储存在蓄电池组内，蓄电池作为电源为用电器提供电能，蓄电池充放电过程中电能转换不可避免产生损耗，资源利用率较低。

技术实现要素：

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种离并网自适应的风力发电机组控制装置及方法。具体技术方案如下：

第一方面，提供了一种离并网自适应的风力发电机组控制装置，所述装置包括：风力发电机组、整流模块、离网开关、并网开关、逆变模块、制氢模块和控制模块；所述风力发电机组与所述整流模块连接，所述整流模块与所述离网开关和所述制氢模块串联，所述整流模块与所述并网开关和所述逆变模块串联，且所述离网开关和所述制氢模块所在的串联支路与所述并网开关和所述逆变模块所在的串联支路并联，所述逆变模块与公共电网连接；所述控制模块分别与所述风力发电机组、所述离网开关和所述并网开关连接，用于根据所述风力发电机组的运行状态控制所述离网开关和所述并网开关的启闭。

进一步地，所述风力发电机组中的发电机为永磁同步发电机。

进一步地，所述整流模块为三相pwm可控整流模块。

进一步地，所述逆变模块为三相pwm逆变模块。

第二方面，本发明实施例提供了一种离并网自适应的风力发电机组控制方法，所述方法包括：

风力发电机组运行，控制模块监控所述风力发电机组的运行状态并根据所述运行状态确定所述风力发电机组处于并网模式或离网模式；

当所述风力发电机组处于并网模式时，所述控制模块使所述离网开关断开，所述并网开关闭合，所述风力发电机组输出三相交流电，经整流模块后整流为直流电，所述直流电流经所述并网开关经逆变模块逆变为三相交流电输送给公共电网；

当所述风力发电机组处于离网模式时，所述控制模块使所述离网开关闭合，所述并网开关断开，所述风力发电机组输出三相交流电，经所述整流模块后整流为直流电，所述直流电流经所述离网开关输入制氢模块作为制氢能源。

进一步地，所述方法还包括：所述控制模块对所述整流模块整流后的直流电电压进行调节，以使所述直流电电压与所述制氢模块相适配。

进一步地，所述方法还包括：所述控制模块对所述逆变模块逆变后的交流电电压进行调节，以使所述交流电电压与所述公共电网相适配。

本发明技术方案的主要优点如下：

本发明的离并网自适应的风力发电机组控制装置及方法，通过控制模块对风力发电机组的运行状态进行监控，根据风力发电机组的运行状态对离网开关和并网开关的启闭进行控制，实现风力发电机组离并网两种工作状态的自动切换，减少人力物力消耗。且在离网模式下，电能直接输送到制氢模块中进行制氢，减少了蓄电池的充放电过程，降低了电能消耗，提高能源利用率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一个实施例提供的离并网自适应的风力发电机组控制装置示意图；

图2为本发明另一实施例提供的离并网自适应的风力发电机组控制装置示意图。

附图标记说明：

1-风力发电机组、2-整流模块、3-离网开关、4-并网开关、5-逆变模块、6-制氢模块、7-控制模块，x-公共电网。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明实施例提供的技术方案。

第一方面，本发明实施例提供了一种离并网自适应的风力发电机组控制装置，如附图1和附图2所示，该装置包括：风力发电机组1、整流模块2、离网开关3、并网开关4、逆变模块5、制氢模块6和控制模块7；风力发电机组1与整流模块2连接，整流模块2与离网开关3和制氢模块6串联，整流模块2与并网开关4和逆变模块5串联，且离网开关3和制氢模块6所在的串联支路与并网开关4和逆变模块5所在的串联支路并联，逆变模块5与公共电网x连接；控制模块7分别与风力发电机组1、离网开关3和并网开关4连接，用于根据风力发电机组1的运行状态控制离网开关3和并网开关4的启闭。

以下对本发明实施例提供的离并网自适应的风力发电机组控制装置的工作原理进行说明：

控制模块7分别与风力发电机组1、离网开关3和并网开关4连接。风力发电机组1运行，控制模块7监控风力发电机组1的运行状态并根据运行状态确定风力发电机组1处于并网模式或离网模式。当控制模块7判断风力发电机组1处于并网模式时，控制模块7使离网开关3断开，并网开关4闭合，风力发电机组1输出三相交流电，经整流模块2后整流为直流电，直流电流经并网开关4经逆变模块5逆变为三相交流电输送给公共电网x。当控制模块7判断风力发电机组1处于离网模式时，控制模块7使离网开关3闭合，并网开关4断开，风力发电机组1输出三相交流电，经整流模块2后整流为直流电，直流电流经离网开关3输入制氢模块6作为制氢能源，离网模式下，风力发电机组1产生的电能不经过蓄电池的充放电过程，能源利用率较高。

可见，本发明实施例提供的离并网自适应的风力发电机组控制装置，通过控制模块7对风力发电机组1的工作状态进行监控，根据风力发电机组1的工作状态对离网开关3和并网开关4的启闭进行控制，实现风力发电机组1离并网两种工作状态的自动切换，减少人力物力消耗。且在离网模式下，电能直接输送到制氢模块6中进行制氢，减少了蓄电池的充放电过程，降低了电能消耗，提高能源利用率。

其中，风力发电机组1达到切入风速时开始发电，风力发电机组1开始发电后，控制模块7一方面根据电力调度系统对公共电网x的监测情况，判断是否允许并网。另一方面判断风力发电机组1的输出电能顺次经整流和逆变后能否达到并网条件(即电压相位、幅值和频率分别与公共电网x相同)。若公共电网允许并网且能达到并网条件，控制模块7判断风力发电机组1为并网模式。若不能同时满足上述两个条件，控制模块7判断风力发电机组1为离网模式。

可选地，风力发电机组1中的发电机为永磁同步发电机。永磁同步发电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机，永磁体作为转子产生旋转磁场，三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应，感应三相对称电流，使风力发电机组1最终输出三相交流电。

可选地，整流模块2为三相pwm可控整流模块。三相pwm可控整流模块可将三相交流电整流成直流电，且输出的直流电压可控，可以直接将风力发电机组1输出的混乱的三相交流电整流成与制氢模块6工作电压相适配的直流电。

可选地，逆变模块5为三相pwm逆变模块。三相pwm逆变模块可将直流电逆变为三相交流电，且输出的交流电的电压可控，可以将直流电逆变为与公共电网x电压相适配的交流电，便于并网模式下风力发电机组1的电能供应公共电网x。

第二方面，本发明实施例提供了一种离并网自适应的风力发电机组1控制方法，该方法包括：

风力发电机组1运行，控制模块7监控风力发电机组1的运行状态并根据运行状态确定风力发电机组1处于并网模式或离网模式。

当风力发电机组1处于并网模式时，控制模块7使离网开关3断开，并网开关4闭合，风力发电机组1输出三相交流电，经整流模块2后整流为直流电，直流电流经并网开关4经逆变模块5逆变为三相交流电输送给公共电网x。

当风力发电机组1处于离网模式时，控制模块7使离网开关3闭合，并网开关4断开，风力发电机组1输出三相交流电，经整流模块2后整流为直流电，直流电流经离网开关3输入制氢模块6作为制氢能源。

本发明实施例提供的离并网自适应的风力发电机组控制方法，通过控制模块7对风力发电机组1的工作状态进行监控，根据风力发电机组1的工作状态对离网开关3和并网开关4的启闭进行控制，实现风力发电机组1离并网两种工作状态的自动切换，减少人力物力消耗。且在离网模式下，电能直接输送到制氢设备中进行制氢，减少了蓄电池的充放电过程，降低了电能消耗，提高能源利用率。

进一步地，该方法还包括：控制模块7对整流模块2整流后的直流电电压进行调节，以使直流电电压与制氢模块6相适配。通过该操作，使离网开关3闭合、并网开关4断开时，风力发电机组1的电能经整流后直接向制氢模块6供电。

进一步地，该方法还包括：控制模块7对逆变模块5逆变后的交流电电压进行调节，以使交流电电压与公共电网x相适配。通过该操作，使风力发电机组1与公共电网x建立电连接，以在并网模式下风力发电机组1的电能能够输送至公共电网x。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。