容量最优的储能型双馈风机低压穿越控制系统及其方法

摘要

本发明涉及容量最优的储能型双馈风机低压穿越控制系统及其方法。包括电网、耦合变压器、双馈异步发电机、网侧变流器、转子侧变流器、直流侧电容，齿轮变速箱和风机；其中电网一路通过变压器直接与发电机相连，一路依次通过网侧变流器，直流侧电容和转子侧变流器与发电机相连，直流侧储能装置通过双向DC/DC变流器与直流侧电容相连，发电机通过齿轮变速箱与风力机相连。优点：在电网电压发生大幅度电压跌落时，提高了DFIG风力发电系统的低电压穿越能力，保证DFIG的不脱网运行；提高了DFIG风力发电系统在故障期间对电网电压的支撑能力；提出了减少DFIG实现低电压穿越对储能装置容量需求的措施，大幅度减少了储能装置的成本。

主权项

一种容量最优的储能型双馈风机低压穿越控制方法，其特征在于，基于一种容量最优的储能型双馈风机低压穿越控制系统，该系统包括电网、耦合变压器、双馈异步发电机、网侧变流器、转子侧变流器、直流侧电容，齿轮变速箱和风力机组件；其中电网一路通过变压器直接与发电机相连，一路依次通过网侧变流器，直流侧电容和转子侧变流器与发电机相连，直流侧储能装置通过双向DC/DC变流器与直流侧电容相连，发电机通过齿轮变速箱与风力机相连； 所述网侧变流器和转子侧变流器均包括一个电压源型的变流器，所述电压源型的变流器由三个桥臂构成，每个桥臂包括上桥臂和下桥臂；上桥臂和下桥臂均包括一个全控型可关断器件以及与全控型可关断器件串联的续流二极管； 所述的双向DC/DC变流器包括两个全控型可关断器件、两个续流二极管、电感以及电阻，其中一个全控型器件一路与另一个全控型器件串联，另一路与所述电感以及电阻串联后连接储能装置； 所述风力机组件包括风力机、控制风力机桨距角的桨距角伺服机械执行机构以及给桨距角伺服机械执行机构传输控制信号的桨距角控制系统；所述的储能装置采用超级电容器或超导磁储能或电池储能系统的任意一种； 控制方法包括以下步骤： 步骤1，在正常运行情况下，储能装置、网侧变流器控制器、转子侧变流器控制器和风力机桨距角控制器运行于稳态控制模式，同时不断检测双馈异步发电机机端电压Us； 步骤2，当检测到双馈异步发电机机端电压跌落到其额定电压的0～80％时，储能装置、网侧变流器控制器、转子侧变流器控制器和风力机桨距角控制器由稳态控制模式进入暂态控制模式；具体如下： 储能装置的暂态控制模式：储能装置通过双向DC/DC变流器吸收风力机捕获的功率与双馈异步发电机向电网输送的功率之间的不平衡功率，限制转子侧的过电流和直流侧电容两端的过电压，维持直流侧电压的稳定； 网侧变流器控制器的暂态控制模式：将网侧变流器控制器的全部容量用来向电网发送无功功率； 转子侧变流器控制器的暂态控制模式：触发风力机桨距角的暂态控制模式，具体方法是通过转子侧变流器控制器加速发电机转子转速，将部分的不平衡功率存储在双馈异步发电机的惯性旋转动能中；风力机桨距角控制器的暂态控制模式：通过风力机伺服机构增大桨距角，减少风力机捕获的风功率； 步骤3，在检测到双馈异步发电机机端电压恢复到其额定电压的90％以上时，储能装置、转子侧变流器控制器、网侧变流器控制器和风力机桨距角控制器进入正常运行控制模式：储能装置停止对直流侧电压的调节；风力机桨距角控制器重新调节风力机桨距角到最佳位置；转子侧变流器控制器调节发电机转子转速到最佳转速；网侧变流器控制器控制直流侧电压的稳定。