專利名稱：容量最優(yōu)的儲(chǔ)能型雙饋風(fēng)機(jī)低壓穿越控制系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越控制和減少儲(chǔ)能裝置容量的系統(tǒng)及控制方法，尤其是涉及容量最優(yōu)的儲(chǔ)能型雙饋風(fēng)機(jī)低壓穿越控制系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
安全,高效地利用風(fēng)電成為解決能源危機(jī)最有前景的一種方式。在眾多風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中，雙饋型的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)(DFIG)以其靈活的最大功率追蹤、有功功率和無功功率的解耦調(diào)節(jié)而成為現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電的主流技術(shù)。由于DFIG的定子側(cè)直接與電網(wǎng)相連，其對(duì)電網(wǎng)的擾動(dòng)表現(xiàn)出很強(qiáng)的敏感性，當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落時(shí)，定子磁鏈中將會(huì)感應(yīng)出直流分量，在定子中產(chǎn)生過電流。由于定子與轉(zhuǎn)子的電磁耦合，轉(zhuǎn)子中也將產(chǎn)生轉(zhuǎn)子過電流。轉(zhuǎn)子側(cè)過電流會(huì)損壞轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和危及直流側(cè)電容的安全。為了保護(hù)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和直流側(cè)電容，保護(hù)系統(tǒng)自動(dòng)將DFIG與電網(wǎng)隔離。隨著風(fēng)力發(fā)電比例的增加，電網(wǎng)導(dǎo)則要求并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組具備低電壓穿越能力，要求風(fēng)電機(jī)組在發(fā)生短路故障的一段時(shí)間內(nèi)不脫網(wǎng)運(yùn)行。在各種低電壓穿越技術(shù)中，基于主動(dòng)式crowbar保護(hù)的低電壓穿越技術(shù)是DFIG機(jī)組廣泛采用的技術(shù)。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，crowbar電路短接轉(zhuǎn)子電路并閉鎖轉(zhuǎn)子側(cè)變流器觸發(fā)脈沖，轉(zhuǎn)子側(cè)變流器與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子隔離開來，進(jìn)而保護(hù)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和直流側(cè)電容。然而，采用crowbar保護(hù)技術(shù)，DFIG在故障期間做感應(yīng)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行，須從系統(tǒng)吸收大量的無功功率，必將進(jìn)一步惡化電網(wǎng)電壓，有可能誘發(fā)更嚴(yán)重的電網(wǎng)失穩(wěn)事故。考慮到crowbar技術(shù)的缺點(diǎn)，國內(nèi)外學(xué)者提出了多種改進(jìn)的低電壓穿越技術(shù)。這些技術(shù)通過改進(jìn)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制策略和網(wǎng)側(cè)變流器控制策略來限制轉(zhuǎn)子側(cè)的過電流和直流側(cè)電容的過電壓。但是這些改進(jìn)的控制策略由于其復(fù)雜性很難進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用，或者由于其算法對(duì)控制參數(shù)的依賴性致使其魯棒性不強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的一些問題；提供了一種在電網(wǎng)電壓發(fā)生大幅度電壓跌落時(shí)，能大幅度的抑制轉(zhuǎn)子側(cè)的過電流和直流側(cè)電容的過電壓，提高DFIG的低電壓穿越能力，保證DFIG的不脫網(wǎng)運(yùn)行的儲(chǔ)能型低電壓穿越控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明還有一目的是提高了 DFIG在故障期間對(duì)電網(wǎng)電壓的支撐能力。同時(shí)提出了減少DFIG實(shí)現(xiàn)低電壓穿越對(duì)儲(chǔ)能裝置容量需求的措施，大幅度減少了儲(chǔ)能裝置的成本。本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的容量最優(yōu)的儲(chǔ)能型雙饋風(fēng)機(jī)低壓穿越控制系統(tǒng)，其特征在于，包括電網(wǎng)、耦合變壓器、雙饋異步發(fā)電機(jī)、網(wǎng)側(cè)變流器、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器、直流側(cè)電容，齒輪變速箱和風(fēng)力機(jī)；其中電網(wǎng)一路通過變壓器直接與發(fā)電機(jī)相連，一路依次通過網(wǎng)側(cè)變流器，直流側(cè)電容和轉(zhuǎn)子側(cè)變流器與發(fā)電機(jī)相連，直流側(cè)儲(chǔ)能裝置通過雙向DC/DC變流器與直流側(cè)電容相連，發(fā)電機(jī)通過齒輪變速箱與風(fēng)機(jī)相連。
本發(fā)明創(chuàng)造性的通過雙向DC-DC變流器將儲(chǔ)能裝置連接在DFIG的直流側(cè)，當(dāng)檢測(cè)到電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，通過儲(chǔ)能裝置吸收捕獲的風(fēng)功率和輸送到電網(wǎng)的功率之間的不平衡功率，維持直流側(cè)電壓的穩(wěn)定和保護(hù)直流側(cè)電容與轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的安全，實(shí)現(xiàn)DFIG的低電壓穿越運(yùn)行。同時(shí)，在故障過程中，網(wǎng)側(cè)變流器的全部容量用來向電網(wǎng)注入無功功率，以提高DFIG對(duì)電網(wǎng)電壓的支撐能力。此外，在故障過程中，通過加速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將一部分的不平衡功率轉(zhuǎn)化為DFIG風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的慣性動(dòng)能，以及增大風(fēng)力機(jī)的槳距角以減少風(fēng)力機(jī)捕獲的風(fēng)能，進(jìn)而減少故障過程中實(shí)現(xiàn)DFIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越所需的儲(chǔ)能容量在上述的容量最優(yōu)的儲(chǔ)能型雙饋風(fēng)機(jī)低壓穿越控制系統(tǒng)中，所述網(wǎng)側(cè)變流器和轉(zhuǎn)子側(cè)變流器均包括一個(gè)電壓源型的變流器，所述電壓源型的變流器由三個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂包括上橋臂和下橋臂；上橋臂和下橋臂均包括一個(gè)全控型可關(guān)斷器件以及與全控型可關(guān)斷器件串聯(lián)的續(xù)流二極管。在上述的容量最優(yōu)的儲(chǔ)能型雙饋風(fēng)機(jī)低壓穿越控制系統(tǒng)中，所述的雙向DC/DC變流器包括兩個(gè)全控型可關(guān)斷器件、兩個(gè)續(xù)流二極管、電感以及電阻；其中一個(gè)全控型器件一路與另一個(gè)全控型器件串聯(lián)，另一路與所述電感以及電阻串聯(lián)后連接儲(chǔ)能裝置。在上述的容量最優(yōu)的儲(chǔ)能型雙饋風(fēng)機(jī)低壓穿越控制系統(tǒng)中，所述風(fēng)力機(jī)組件包括風(fēng)力機(jī)、控制風(fēng)力機(jī)槳距角的槳距角伺服機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及給槳距角伺服機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳輸控制信號(hào)的槳距角控制系統(tǒng)在上述的容量最優(yōu)的儲(chǔ)能型雙饋風(fēng)機(jī)低壓穿越控制系統(tǒng)中，所述的儲(chǔ)能裝置采用超級(jí)電容器或超導(dǎo)磁儲(chǔ)能或電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的任意一種。一種容量最優(yōu)的儲(chǔ)能型雙饋風(fēng)機(jī)低壓穿越控制方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1，在正常運(yùn)行情況下，儲(chǔ)能裝置、網(wǎng)側(cè)變流器控制器、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制器和風(fēng)力機(jī)槳距角控制器運(yùn)行于穩(wěn)態(tài)控制模式，同時(shí)不斷檢測(cè)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓Us ；步驟2，當(dāng)檢測(cè)到雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓跌落到其額定電壓的O 80%時(shí)，儲(chǔ)能裝置、網(wǎng)側(cè)變流器控制器、轉(zhuǎn)子側(cè)變流控制器和風(fēng)力機(jī)槳距角控制器由穩(wěn)態(tài)控制模式進(jìn)入暫態(tài)控制模式。(上述裝置都同時(shí)由穩(wěn)態(tài)控制模式進(jìn)入暫態(tài)控制模式)步驟3，在檢測(cè)到雙饋發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓恢復(fù)到其額定電壓的90%以上時(shí)，儲(chǔ)能裝置、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器、網(wǎng)側(cè)變流器和槳距角控制系統(tǒng)進(jìn)入正常運(yùn)行控制模式儲(chǔ)能裝置停止對(duì)直流側(cè)電壓的調(diào)節(jié)；槳距角控制系統(tǒng)重新調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)槳距角到最佳位置；轉(zhuǎn)子側(cè)變流器調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速到最佳轉(zhuǎn)速；網(wǎng)側(cè)變流器控制直流側(cè)電壓的穩(wěn)定。在上述的容量最優(yōu)的儲(chǔ)能型雙饋風(fēng)機(jī)低壓穿越控制方法中，所述的步驟2中，儲(chǔ)能裝置、網(wǎng)側(cè)變流器控制器、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制器和風(fēng)力機(jī)槳距角控制器由穩(wěn)態(tài)控制模式進(jìn)入暫態(tài)控制模式的具體方法如下儲(chǔ)能裝置的暫態(tài)控制模式儲(chǔ)能裝置通過雙向DC/DC變流器吸收風(fēng)力機(jī)捕獲的風(fēng)功率與DFIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)向電網(wǎng)輸送的功率之間的不平衡功率，限制轉(zhuǎn)子側(cè)的過電流和直流側(cè)電容兩端的過電壓，維持直流側(cè)電壓的穩(wěn)定網(wǎng)側(cè)變流器的暫態(tài)控制模式將網(wǎng)側(cè)變流器的全部容量用來向電網(wǎng)發(fā)送無功功率。轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的暫態(tài)控制模式即觸發(fā)風(fēng)力機(jī)槳距角的暫態(tài)控制模式，具體方法是通過轉(zhuǎn)子側(cè)變流器加速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，將部分的不平衡功率存儲(chǔ)為DFIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的慣性旋轉(zhuǎn)動(dòng)能中；風(fēng)力機(jī)槳距角控制器的暫態(tài)控制模式:即通過風(fēng)力機(jī)伺服機(jī)構(gòu)增大槳距角，減少風(fēng)力機(jī)捕獲的風(fēng)功率。因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):1.在電網(wǎng)電壓發(fā)生大幅度跌落時(shí)，能大幅度的抑制轉(zhuǎn)子側(cè)的過電流和直流側(cè)電容的過電壓，提高雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越能力，保證DFIG的不脫網(wǎng)運(yùn)行；2.提高了 DFIG風(fēng)力發(fā)電機(jī)在故障期間對(duì)電網(wǎng)電壓的支撐能力。
3.減少了 DFIG實(shí)現(xiàn)低電壓穿越對(duì)儲(chǔ)能裝置容量的需求，大幅度減少了儲(chǔ)能裝置的成本。


附圖1是DFIG-ESS的結(jié)構(gòu)附圖2是電壓源型VSC結(jié)構(gòu)圖附圖3是基于非隔離型Buck-Boost電路的DC/DC變換器附圖4是DC/DC變換器的控制框圖附圖5是暫態(tài)故障期間的GSC控制器附圖6是暫態(tài)故障期間的RSC控制器附圖7是槳距角一定和風(fēng)速一定下風(fēng)力機(jī)Cp-W曲線附圖8是風(fēng)能利用系數(shù)隨轉(zhuǎn)子`轉(zhuǎn)速和槳距角變化曲線附圖9 是不同運(yùn)行狀況下 Cp—t 曲線:(1)(1β !/(It1)Cl^ 2/dt2, dw/(It^dw2/dt2; (2)
(I^1/Clt1=Cl β Jdt2, Clw1/Clt1Mw3/dt3附圖10是改進(jìn)的槳距角控制器附圖11是測(cè)試系統(tǒng)的示意圖附圖12a是方法A和方法B的DFIG-ESS暫態(tài)響應(yīng)中直流側(cè)電容電壓變化附圖12b是方法A和方法B的DFIG-ESS暫態(tài)響應(yīng)中轉(zhuǎn)子電流變化附圖12c是方法A和方法B的DFIG-ESS暫態(tài)響應(yīng)中轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化附圖12d是方法A和方法B的DFIG-ESS暫態(tài)響應(yīng)中槳距角變化附圖12e是方法A和方法B的DFIG-ESS暫態(tài)響應(yīng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量變化附圖13a是方法A和方法B的DFIG-ESS暫態(tài)響應(yīng)中風(fēng)電場(chǎng)公共接入點(diǎn)(PCC)電壓變化附圖13b是方法A和方法B的DFIG-ESS暫態(tài)響應(yīng)中雙饋電機(jī)的無功功率變化附圖13c是方法A和方法B的DFIG-ESS暫態(tài)響應(yīng)中GSC的無功電流變化附圖13d是方法A和方法B的DFIG-ESS暫態(tài)響應(yīng)中不同裝機(jī)容量的風(fēng)電場(chǎng)公共接入點(diǎn)(PCC)電壓變化附圖14a是風(fēng)速為12m/s時(shí)DFIG暫態(tài)響應(yīng)特性中槳距角的變化附圖14b是風(fēng)速為12m/s時(shí)DFIG暫態(tài)響應(yīng)特性中發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化附圖14c是風(fēng)速為12m/s時(shí)DFIG暫態(tài)響應(yīng)特性中儲(chǔ)能系統(tǒng)存儲(chǔ)的能量變化附圖14d是風(fēng)速為12m/s時(shí)DFIG暫態(tài)響應(yīng)特性中儲(chǔ)存的慣性動(dòng)能的變化附圖15a是風(fēng)速為7m/s時(shí)DFIG暫態(tài)響應(yīng)特性中槳距角的變化附圖15b是風(fēng)速為7m/s時(shí)DFIG暫態(tài)響應(yīng)特性中發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化
附圖15c是風(fēng)速為7m/s時(shí)DFIG暫態(tài)響應(yīng)特性中儲(chǔ)能系統(tǒng)存儲(chǔ)的能量變化附圖15d是風(fēng)速為7m/s時(shí)DFIG暫態(tài)響應(yīng)特性中儲(chǔ)存的慣性動(dòng)能的變化附圖16a是風(fēng)力機(jī)伺服機(jī)構(gòu)不同調(diào)節(jié)速率DFIG槳距角暫態(tài)響應(yīng)對(duì)比附圖16b是風(fēng)力機(jī)伺服機(jī)構(gòu)不同調(diào)節(jié)速率DFIG發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速暫態(tài)響應(yīng)對(duì)比附圖16c是風(fēng)力機(jī)伺服機(jī)構(gòu)不同調(diào)節(jié)速率DFIG儲(chǔ)能系統(tǒng)存儲(chǔ)的能量暫態(tài)響應(yīng)對(duì)t匕附圖16d是風(fēng)力機(jī)伺服機(jī)構(gòu)不同調(diào)節(jié)速率DFIG儲(chǔ)存的慣性動(dòng)能暫態(tài)響應(yīng)對(duì)比
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。實(shí)施例:首先介紹一下本發(fā)明所采用的整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明包括電網(wǎng)、耦合變壓器、雙饋感應(yīng)異步發(fā)電機(jī)、網(wǎng)側(cè)變流器、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器、直流側(cè)電容，齒輪變速箱和風(fēng)力機(jī)；其中電網(wǎng)一路通過變壓器直接與發(fā)電機(jī)相連，一路依次通過網(wǎng)側(cè)變流器，直流側(cè)電容和轉(zhuǎn)子側(cè)變流器與發(fā)電機(jī)相連，直流側(cè)儲(chǔ)能裝置通過雙向DC/DC變流器與直流側(cè)電容相連，發(fā)電機(jī)通過齒輪變速箱與風(fēng)力機(jī)相連；網(wǎng)側(cè)變流器和轉(zhuǎn)子側(cè)變流器均包括一個(gè)電壓源型變流器，所述電壓源型變流器由三個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂包括上橋臂和下橋臂；上橋臂和下橋臂均包括一個(gè)全控型可關(guān)斷器件以及與全控型可關(guān)斷器件串聯(lián)的續(xù)流二極管；雙向DC/DC變流器包括兩個(gè)全控型可關(guān)斷器件、兩個(gè)續(xù)流二極管、電感以及電阻；其中一個(gè)全控型器件一路與另一個(gè)全控型器件串聯(lián)，另一路與所述電感以及電阻串聯(lián)后連接儲(chǔ)能裝置。一、儲(chǔ)能裝置側(cè)雙向DC/DC變流器控制策略。在雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓發(fā)生跌落時(shí)，發(fā)電機(jī)定子送出功率的能力受限，風(fēng)力機(jī)捕獲的風(fēng)功率與發(fā)出的功率不平衡，這部分不平衡功率將在轉(zhuǎn)子側(cè)產(chǎn)生過電流，使直流側(cè)電容出現(xiàn)過電壓，危及變流器和直流側(cè)電容的安全。為了抑制轉(zhuǎn)子側(cè)過電流和直流側(cè)過電壓，關(guān)鍵是需要平衡這部分的過剩功率。將儲(chǔ)能裝置通過雙向DC/DC變流器連接到直流側(cè)電容兩端，為故障過程中的不平衡功率提供了一條通道。當(dāng)檢測(cè)到雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓跌落時(shí)，儲(chǔ)能裝置進(jìn)入暫態(tài)控制模式，通過雙向DC/DC變流器控制儲(chǔ)能裝置的充放電，將故障時(shí)不平衡功率儲(chǔ)存在儲(chǔ)能裝置中，實(shí)現(xiàn)DFIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越。雙向DC/DC變流器連接在儲(chǔ)能裝置和直流側(cè)電容之間，其功能是在故障過程中維持直流側(cè)電壓恒定，進(jìn)而將故障過程中風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中過剩功率儲(chǔ)存在儲(chǔ)能裝置中。本發(fā)明的雙向DC/DC變流器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。雙向變流器的數(shù)學(xué)模型可表示如下；
權(quán)利要求
1.一種容量最優(yōu)的儲(chǔ)能型雙饋風(fēng)機(jī)低壓穿越控制系統(tǒng)，其特征在于，包括電網(wǎng)、耦合變壓器、雙饋異步發(fā)電機(jī)、網(wǎng)側(cè)變流器、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器、直流側(cè)電容，齒輪變速箱和風(fēng)力機(jī)組件；其中電網(wǎng)一路通過變壓器直接與發(fā)電機(jī)相連，一路依次通過網(wǎng)側(cè)變流器，直流側(cè)電容和轉(zhuǎn)子側(cè)變流器與發(fā)電機(jī)相連，直流側(cè)儲(chǔ)能裝置通過雙向DC/DC變流器與直流側(cè)電容相連，發(fā)電機(jī)通過齒輪變速箱與風(fēng)力機(jī)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容量最優(yōu)的儲(chǔ)能型雙饋風(fēng)機(jī)低壓穿越控制系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)側(cè)變流器和轉(zhuǎn)子側(cè)變流器均包括一個(gè)電壓源型的變流器，所述電壓源型的變流器由三個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂包括上橋臂和下橋臂；上橋臂和下橋臂均包括一個(gè)全控型可關(guān)斷器件以及與全控型可關(guān)斷器件串聯(lián)的續(xù)流二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的容量最優(yōu)的儲(chǔ)能型雙饋風(fēng)機(jī)低壓穿越控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的雙向DC/DC變流器包括兩個(gè)全控型可關(guān)斷器件、兩個(gè)續(xù)流二極管、電感以及電阻，其中一個(gè)全控型器件一路與另一個(gè)全控型器件串聯(lián)，另一路與所述電感以及電阻串聯(lián)后連接儲(chǔ)能裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的容量最優(yōu)的儲(chǔ)能型雙饋風(fēng)機(jī)低壓穿越控制系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)力機(jī)組件包括風(fēng)力機(jī)、控制風(fēng)力機(jī)槳距角的槳距角伺服機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及給槳距角伺服機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳輸控制信號(hào)的槳距角控制系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的容量最優(yōu)的儲(chǔ)能型雙饋風(fēng)機(jī)低壓穿越控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的儲(chǔ)能裝置采用超級(jí)電容器或超導(dǎo)磁儲(chǔ)能或電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的任意一種。
6.一種容量最優(yōu)的儲(chǔ)能型雙饋風(fēng)機(jī)低壓穿越控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I，在正常運(yùn)行情況下，儲(chǔ)能裝置、網(wǎng)側(cè)變流器控制器、轉(zhuǎn)子側(cè)變流控制器和風(fēng)力機(jī)槳距角控制器運(yùn)行于穩(wěn)態(tài)控制模式，同時(shí)不斷檢測(cè)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓Us ； 步驟2，當(dāng)檢測(cè)到雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓跌落到其額定電壓的O 80%時(shí)，儲(chǔ)能裝置、網(wǎng)側(cè)變流器控制器、轉(zhuǎn)子側(cè)變流控制器和風(fēng)力機(jī)槳距角控制器由穩(wěn)態(tài)控制模式進(jìn)入暫態(tài)控制模式.步驟3，在檢測(cè)到雙饋發(fā)電機(jī)極端電壓恢復(fù)到其額定電壓的90%以上時(shí)，儲(chǔ)能裝置、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器、網(wǎng)側(cè)變流器和槳距角控制系統(tǒng)進(jìn)入正常運(yùn)行控制模式:儲(chǔ)能裝置停止對(duì)直流側(cè)電壓的調(diào)節(jié)；槳距角控制控制系統(tǒng)重新調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)槳距角到最佳位置；轉(zhuǎn)子側(cè)變流器調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速到最佳轉(zhuǎn)速；網(wǎng)側(cè)變流器控制直流側(cè)電壓的穩(wěn)定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種容量最優(yōu)的儲(chǔ)能型雙饋風(fēng)機(jī)低壓穿越控制方法，其特征在于，所述的步驟2中，儲(chǔ)能裝置、網(wǎng)側(cè)變流器控制器、轉(zhuǎn)子側(cè)變流控制器和風(fēng)力機(jī)槳距角控制器由穩(wěn)態(tài)控制模式進(jìn)入暫態(tài)控制模式的具體方法如下: 儲(chǔ)能裝置的暫態(tài)控制模式:儲(chǔ)能裝置通過雙向DC/DC變流器吸收風(fēng)力機(jī)捕獲的功率與DFIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)向電網(wǎng)輸送的功率之間的不平衡功率，限制轉(zhuǎn)子側(cè)的過電流和直流電電容兩端的過電壓，維持直流側(cè)電壓的穩(wěn)定； 網(wǎng)側(cè)變流器的暫態(tài)控制模式:將網(wǎng)側(cè)變流器的全部容量用來向電網(wǎng)發(fā)送無功功率； 轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的暫態(tài)控制模式:即觸發(fā)風(fēng)力機(jī)槳距角的暫態(tài)控制模式，具體方法是通過轉(zhuǎn)子側(cè)變流器加速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 ，將部分的不平衡功率存儲(chǔ)在DFIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的慣性旋轉(zhuǎn)動(dòng)能中； 風(fēng)力機(jī)槳距角控制器的暫態(tài)控制模式:即通過風(fēng)力機(jī)伺服機(jī)構(gòu)增大槳距角，減少風(fēng)力機(jī)捕獲的風(fēng) 功率。
全文摘要
本發(fā)明涉及容量最優(yōu)的儲(chǔ)能型雙饋風(fēng)機(jī)低壓穿越控制系統(tǒng)及其方法。包括電網(wǎng)、耦合變壓器、雙饋異步發(fā)電機(jī)、網(wǎng)側(cè)變流器、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器、直流側(cè)電容，齒輪變速箱和風(fēng)機(jī)；其中電網(wǎng)一路通過變壓器直接與發(fā)電機(jī)相連，一路依次通過網(wǎng)側(cè)變流器，直流側(cè)電容和轉(zhuǎn)子側(cè)變流器與發(fā)電機(jī)相連，直流側(cè)儲(chǔ)能裝置通過雙向DC/DC變流器與直流側(cè)電容相連，發(fā)電機(jī)通過齒輪變速箱與風(fēng)力機(jī)相連。優(yōu)點(diǎn)在電網(wǎng)電壓發(fā)生大幅度電壓跌落時(shí)，提高了DFIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越能力，保證DFIG的不脫網(wǎng)運(yùn)行；提高了DFIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在故障期間對(duì)電網(wǎng)電壓的支撐能力；提出了減少DFIG實(shí)現(xiàn)低電壓穿越對(duì)儲(chǔ)能裝置容量需求的措施，大幅度減少了儲(chǔ)能裝置的成本。
文檔編號(hào)H02J3/28GK103078339SQ201310033889
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者孫元章, 沈陽武, 柯德平, 許梁 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)