本发明专利技术公开了一种减少风电波动的控制系统，其包括：电力海绵，串接于电网和电阻负荷之间；直流电压检测装置，交流电流检测装置，交流电压检测装置；控制单元，其通过所述各检测装置测量电网输出至电力海绵的交流电压us、交流电流is；所述控制单元还从风力发电机获取风电功率PW0；计算得到三相电力海绵脉宽调制信号ua、ub、uc，该信号控制所述电阻负荷上的输出电压Ul，从而控制电阻负荷功率Pl，以平抑风电功率PW0的波动，使得风力发电机注入电网的功率为PWref，从而趋于平稳。相应地，本发明专利技术还公开了一种减少风电波动的控制方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及一种风电控制系统及方法，尤其设及一种减少风电波动的控制系统及 方法。
技术介绍
为了解决化石类资源的短缺W及燃煤等带来的环境污染问题，大力发展清洁环保 的风电等可再生能源是我国乃至世界其他国家的必然选择。 为实现低碳、环保、绿色W及可持续发展的能源战略，我国近几年大力发展可再生 能源，针对可再生能源出台了 一系列的标准和政策，使得可再生能源得到了长足发展，尤其 在风电能源的开发与利用方面，至2014年底，风电并网装机容量已达到9637万千瓦，占全 部发电装机容量的7%，占全球风电装机容量的27%。然而我国风能资源与经济发展呈逆 向分布，我国规划的8个千万千瓦级风电基地，大都在经济落后的西北、东北地区，如新疆、 甘肃、内蒙、吉林等，由于本地消纳能力有限，风电需要远距离外送，大容量集中接入、远距 离输送，是我国风电能源的特点。 但是，由于风电的随机波动性，大容量集中接入、远距离输送风电并网会对电网运 行产生较大影响，且运种影响具有不同于常规电源的特殊性。随着风电接入容量的增加与 接入电压等级的提高使得电网受风电的影响范围更广，影响程度更大。在酒泉、哈密等地区 己并网的风电对电网安全稳定运行的影响己经凸显，且随着并网规模、容量的加大，运种影 响将进一步加剧。目前，为了确保电网的安全稳定运行，造成大量弃风现象，据统计，我国全 国风电平均弃风比例2013年为12%,2014年虽然有所降低，但仍然高达8%。 为了解决弃风问题，电网进行大量的投资，加强电网建设、增强网架能力、增加备 用容量，但一方面投资太大，另一方面建设周期长，对我国的风电存在的问题不能马上解 决。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种减少风电波动的控制系统，该系统能使得在不弃风的 同时低成本实现输出风电功率平稳。 本专利技术的另一目的在于提供一种减少风电波动的控制方法，该方法可基于上述系 统达到上述功能。 为了实现上述目的，本专利技术提出了一种减少风电波动的控制系统，其与风力发电 机连接，所述控制系统包括：控制单元，电力海绵，直流电压检测装置，交流电流检测装置和 交流电压检测装置，其中： 所述电力海绵串接于电网和电阻负荷之间，所述电力海绵的控制端与所述控制单 元的控制信号输出端连接； 所述直流电压检测装置，其与电力海绵的直流母线连接，W检测电力海绵的直流 电压Ud。，所述直流电压检测装置还与控制单元的直流信号输入端连接； 所述交流电流检测装置串接于所述电力海绵和电网之间，W检测输入电力海绵的 交流电流is，所述交流电流检测装置还与控制单元的交流电流信号输入端连接；所述交流电压检测装置与电网连接，W检测输入电力海绵的交流电压Ug,所述交 流电压检测装置还与控制单元的交流电压信号输入端连接； 所述控制单元还与风力发电机连接，W接收传输自风力发电机的风电功率P";所 述控制单元包括第一比例积分控制器和第二比例积分控制器；所述控制单元根据下述模型 获得电力海绵交流电压控制量Uq和电力海绵直流电压控制量Ud: Uq= kPi* (Piref-Pi)+k。* / (Piref-Pi)化 Ud -kp2* 化Cref-U〇c)+k。* / (UDCref-Uoc)化式中，kpi为第一比例积分控制器的比例系数；kIi为第一比例积分控制器的积分系 数；Plre康示所述电阻负荷的功率参考值，其为风电功率PW。和风力发电机注入电网的功率 PwfW的差，所述风力发电机注入电网的功率Pwwf由控制单元将风电功率P?经一阶惯性环节 得到；P康示所述电阻负荷的功率，巧蹲，其中Us是由接收自交流电压检 测装置的交流电压^得到的交流电压幅值，L是由接收自交流电流检测装置的交流电流ig 得到的交流电流幅值，弊表示交流电压与交流电流的功角；kp2为第二比例积分控制器的比 例系数，ki2为第二比例积分控制器的积分系数；UDef。,为设定的直流电压给定值； 所述控制单元将电力海绵交流电压控制量Uq和电力海绵直流电压控制量Ud进行 dq-油C派克反变换，得到与交流=相分别对应的电力海绵脉宽调制信号Ug、Ub、u。，控制单元 通过控制单元的控制信号输出端将与交流S相分别对应的电力海绵脉宽调制信号Ug、Ub、u。 传输给电力海绵的控制端，W控制电力海绵加在所述电阻负荷上的电压，使得风力发电机 注入电网的功率为IVw。 本专利技术所述的减少风电波动的控制系统，用于平抑传输自风力发电机的风电功率 P?的波动，使得在不弃风的同时低成本实现风力发电机注入电网的功率为Pwwf,从而趋于 平稳。具体来说，该系统通过电网和电阻负荷之间的电力海绵，W比例积分、dq/油C坐标变 换为控制手段，控制所述电力海绵基于风电功率P?和风力发电机注入电网的功率Pwwf之 差的电阻负荷功率参考值Piuf输出加在所述电阻负荷上的电压Ui,使得风电功率P,。增加 时，电压Ui增加，电阻负荷功率P1随之增大，从而控制电阻负荷功率P1抵消风电功率Pw的 波动，使得风力发电机注入电网的风电功率为IVw。 在本专利技术所述的减少风电波动的控制系统中，所述将电力海绵交流电压控制量Uq 和电力海绵直流电压控制量Ud进行dq-油C派克反变换的变换公式如下：12 式中，0为相位角，其可由接收自交流电压检测装置的交流电压U郝接收自交流 电流检测装置的交流电流L得到。 2 此外，在本专利技术所述的减少风电波动的控制系统中，所述风力发电机注入电网的 功率IVw可由下述一阶惯性环节公式得到： 式中，Tl为一阶惯性参数，其取值范围为0 <T1<10,S为拉普拉斯变换算子。 进一步地，本专利技术所述的减少风电波动的控制系统中，所述控制单元为数字信号 处理器。 进一步地，本专利技术所述的减少风电波动的控制系统中，所述直流电压检测装置包 括直流电压传感器。 进一步地，本专利技术所述的减少风电波动的控制系统中，所述交流电压检测装置包 括交流电压互感器。 进一步地，本专利技术所述的减少风电波动的控制系统中，所述交流电流检测装置包 括交流电流传感器。 优选地，本专利技术所述的减少风电波动的控制系统中，所述第一比例积分控制器的 比例系数kpi的范围取0 <kpi< 100,第一比例积分控制的积分系数kIi的范围取0 <kIi <10。 优选地，本专利技术所述的减少风电波动的控制系统中，所述第二比例积分控制器的 比例系数kp2的范围取0 <kP2< 100,第二比例积分控制的积分系数k12的范围取0 <k12 <10。 进一步地，本专利技术所述的减少风电波动的控制系统中，所述电力海绵包括与交流 =相分别对应的=个半桥结构，其中每一个半桥结构均包括：第一IGBT(绝缘栅双极型晶 体管）、第二IGBTW及直流电容，其中所述第一IGBT的发射极连接所述第二IGBT的集电 极，所述第一IGBT的集电极通过所述直流电容与所述第二IGBT的发射极连接，作为电力海 绵的控制端的所述第一IGBT和第二IGBT的控制端，其与对应相电力海绵脉宽调制信号对 应的控制单元的控制信号输出端相连，其中所述第一IGBT和第二IGBT的控制端的信号相 反，第二IGBT的集电极和发射极串接在对应相的电网与阻性负载之间，所述直流电容两端 的电压为电力本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种减少风电波动的控制系统，其与风力发电机连接，所述风力发电机将风能转化为电能输给电网，其特征在于，所述控制系统包括控制单元，电力海绵，直流电压检测装置，交流电流检测装置和交流电压检测装置，其中：所述电力海绵串接于电网和电阻负荷之间，所述电力海绵的控制端与所述控制单元的控制信号输出端连接；所述直流电压检测装置，其与电力海绵的直流母线连接，以检测电力海绵的直流电压UDC，所述直流电压检测装置还与控制单元的直流信号输入端连接；所述交流电流检测装置串接于所述电力海绵和电网之间，以检测输入电力海绵的交流电流is，所述交流电流检测装置还与控制单元的交流电流信号输入端连接；所述交流电压检测装置与电网连接，以检测输入电力海绵的交流电压us，所述交流电压检测装置还与控制单元的交流电压信号输入端连接；所述控制单元还与风力发电机连接，以接收传输自风力发电机的风电功率PW0；所述控制单元包括第一比例积分控制器和第二比例积分控制器；所述控制单元根据下述模型获得电力海绵交流电压控制量uq和电力海绵直流电压控制量ud：uq＝kp1*(Plref‑Pl)+ki1*∫(Plref‑Pl)dtud＝kp2*(UDCref‑UDC)+ki2*∫(UDCref‑UDC)dt式中，kp1为第一比例积分控制器的比例系数；ki1为第一比例积分控制器的积分系数；Plref表示所述电阻负荷的功率参考值，其为风电功率PW0和风力发电机注入电网的功率PWref的差，所述风力发电机注入电网的功率PWref由控制单元将风电功率PW0经一阶惯性环节得到；Pl表示所述电阻负荷的功率，其中Us是由接收自交流电压检测装置的交流电压us得到的交流电压幅值，Is是由接收自交流电流检测装置的交流电流is得到的交流电流幅值，表示交流电压与交流电流的功角；kp2为第二比例积分控制器的比例系数，ki2为第二比例积分控制器的积分系数；UDCref为设定的直流电压给定值；所述控制单元将电力海绵交流电压控制量uq和电力海绵直流电压控制量ud进行dq‑abc派克反变换，得到与交流三相分别对应的电力海绵脉宽调制信号ua、ub、uc，控制单元通过其控制信号输出端将与交流三相分别对应的电力海绵脉宽调制信号ua、ub、uc传输给电力海绵的控制端，以控制电力海绵加在所述电阻负荷上的电压，使得风力发电机注入电网的功率为PWref。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刁慕檩，
申请(专利权)人：上海载物能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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