一种用于风电机组参与电网调频的控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种用于风电机组参与电网调频的控制系统，其包括：连接至电网的永磁风电机组以及与所述永磁风电机组相连、用于接收/输出并处理数据的主控设备，所述主控设备与永磁风电机组的并网侧之间设置有用于采集所述永磁风电机组并网侧电压和电流信号的第一传感器；所述主控设备与永磁风电机组的机组输出端相连，所述主控设备与机组输出端之间设置用于检测所述永磁风电机组输出电流的第二传感器、以及用于测量所述永磁风电机组发电机转速的光码测量仪；所述主控设备连接至所述永磁风电机组的用于控制输出功率的空间矢量控制变流器。本实用新型专利技术实现了风电机组的实时调频功能，增强了电网运行安全。

【技术实现步骤摘要】
一种用于风电机组参与电网调频的控制系统
本技术涉及风电并网
，更具体地，涉及一种用于风电机组参与电网调频的控制系统。
技术介绍
随着社会的发展，对于电能的需求日益增长，发展多种提供电源的方式，增强对资源的利用率。风能时最重要的清洁和可再生能源之一。近年来，以风力资源进行发电的新能源发电越来越受到重视。风力发电场发送的电能并入到大电网中，能够对大电网的供电能力进行很好的补充和支撑。风电并网还存在一些不足之处。并网过程中，大规模风电机组启动或停止时对大电网的冲击，会产生不必要的停机或弃风现象。此外，电网的调频能力不足，风电具有显著的随机性和间歇性，很大程度上影响电网的运行安全。并网的风电机组为提高风能利用系数，目前普遍采用的方式是对最大功率输出进行跟踪控制，以适应电网的运行。但是，采用这种方式，风电机组无法参与电网频率的调节。因此，大规模风电机组接入电网后势必导致系统惯性降低，调频能力不足。
技术实现思路
为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本技术提供一种能够实时调频、控制方式简单的用于风电机组参与电网调频的控制系统。根据本技术的一个方面，提供一种用于风电机组参与电网调频的控制系统，其包括：连接至电网的永磁风电机组以及与所述永磁风电机组相连、用于接收/输出并处理数据的主控设备，所述主控设备与永磁风电机组的并网侧之间设置有用于采集所述永磁风电机组并网侧电压和电流信号的第一传感器；所述主控设备与永磁风电机组的机组输出端相连，所述主控设备与机组输出端之间设置用于检测所述永磁风电机组输出电流的的第二传感器、以及用于测量所述永磁风电机组发电机转速的光码测量仪；所述主控设备连接至所述永磁风电机组的用于控制输出功率的空间矢量控制变流器。在上述方案的基础上，还包括驱动所述永磁风电机组的桨距角调节过程的伺服电机控制系统，所述伺服电机控制系统包括伺服电机，所述伺服电机与主控设备相连，以接收所述主控设备输送的数字信号并动作；所述伺服电机与所述永磁风电机组相连，根据所述数字信号驱动所述永磁风电机组调节桨距角。在上述方案的基础上，还包括实现人机交互的上位机设备，所述上位机设备与主控设备相连，以向所述主控设备发出指令、接收并处理主控设备输出的信号；所述上位机设备与伺服电机控制系统相连，以向所述伺服电机控制系统发出指令、接收并处理所述伺服电机控制系统输出的信号。在上述方案的基础上，所述主控设备与永磁风电机组的并网侧之间设置将所述第一传感器采集的电压和电流信号转换为反馈信号的调理电路。在上述方案的基础上，所述调理电路包括依次连接在电路中的电压跟随电路、加法电路、RC滤波电路和控制进入所述主控设备的电压范围的稳压二极管，所述电压跟随电路与所述第一传感器相连。在上述方案的基础上，所述主控设备与所述空间矢量控制变流器之间设置调节所述主控设备向空间矢量控制变流器输出的控制信号的功率、控制所述空间矢量控制变流器导通/关断的脉冲宽度调制驱动设备。在上述方案的基础上，所述伺服电机通过RS485通信方式实现接收所述主控设备输出的用于调节桨距角的数字信号。在上述方案的基础上，所述伺服电机通过RS232通信方式接收所述上位机设备输出的减载运行信号；所述伺服电机通过RS232通信方式向所述上位机设备输出所述永磁风电机组的运行状态。在上述方案的基础上，所述主控设备通过RS232通信方式与上位机设备实现数字信号的交互联通。在上述方案的基础上，所述主控设备采用TMS320F2812芯片。本申请提出的一种用于风电机组参与电网调频的控制系统，其有益效果主要体现在如下方面：(1)主控设备采集永磁风电机组输出端和并网侧两端的数据，以控制永磁风电机组的运行状态，考虑因素全面，提高了永磁风电机组运行控制的准确性；(2)主控设备通过采集的数据控制伺服电机控制系统以驱动永磁风电机组的桨距角调节，实现永磁风电机组参与电网的调频过程；(3)设置上位机设备，实现人机交互，便于实时控制和监测永磁风电机组的运行状态；(4)主控设备、伺服电机控制系统、上位机设备之间通过RS485/RS232通信方式实现信号的交互联通，增强了适用性。附图说明图1为根据本技术实施例中一种用于风电机组参与电网调频的控制系统的机构示意图；图2为根据本技术实施例中一种用于风电机组参与电网调频的控制系统的电流调理电路的示意图；图3a为根据本技术实施例中一种用于风电机组参与电网调频的控制系统的电压调理电路的示意图；图3b为根据本技术实施例中一种用于风电机组参与电网调频的控制系统的电压调理电路的示意图；图4为根据本技术实施例中一种用于风电机组参与电网调频的控制系统的电路示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。参见图1所示，一种用于风电机组参与电网调频的控制系统，其包括永磁风电机组1，永磁风电机组1连接至电网。永磁风电机组1连接有主控设备3，主控设备3用于接收/输出并处理相关的数据。主控设备3与永磁风电机组1的并网侧之间设置有第一传感器4。第一传感器4用于采集永磁风电机组1并网侧的电压和电流信号。第一传感器4将采集到的电压和电流信号输送至主控设备3，用于调节永磁风电机组1的运行状态。在一个具体的实施例中，第一传感器4采用霍尔电流传感器和霍尔电压传感器。主控设备3与永磁风电机组1的机组输出端相连。主控设备3与永磁风电机组1的机组输出端之间设置有第二传感器5，第二传感器5用于检测永磁风电机组1输出的电流信号；主控设备3与永磁风电机组1的机组输出端之间设置有光码测量仪6，光码测量仪6用于测量永磁风电机组1的发电机的转速。主控设备3接收的第一传感器4采集到的永磁风电机组1并网侧的电流和电压信号、第二传感器5采集的永磁风电机组1的机组输出端的电流信号、光码测量仪6采集的发电机的转速信号，并将接收的信号与预先设定的信号进行比较和分析，得到变流器脉宽调制信号和桨距角信号，以用于控制永磁风电机组1的运行状态。主控设备3与永磁风电机组1的空间矢量控制变流器2相连。空间矢量控制变流器2连接在永磁风电机组1的机组输出端与并网侧之间，空间矢量控制变流器2用于控制永磁风电机组1的输出功率，以并网到电网中。主控设备3根据进行比较分析后得到的脉宽调制信号，调节、控制空间矢量控制变流器2的输出功率，从而调节永磁风电机组1的输出功率，为永磁风电机组1并入电网时的调频提供必要的有功功率跟踪控制。主控设备3还与伺服电机控制系统9相连，伺服电机控制系统9用于驱动永磁风电机组1的桨距角的调节作业。伺服电机控制系统9包括伺服电机、伺服电机控制电路和伺服电机驱动电路。伺服电机控制电路调控伺服电机的运行，伺服电机通过伺服电机驱动电路驱动永磁风电机组1的桨距角的调节作业。伺服电机与主控设备3相连，并接收主控设备3输送的调节永磁风电机组1的桨距角的数字信号；伺服电机与永磁风电机组1相连，根据所接收的数字信号驱动永磁风电机组1调节桨距角。主控设备3与上位机设备10相连。当需要直接调整永磁风电机组1的参数或运行状态时，通过上位机设备10输入相关参数，以向与上位机设备10相连的主控设备3发送指令，主控设备3按照上位机设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于风电机组参与电网调频的控制系统，其特征在于，其包括：连接至电网的永磁风电机组(1)以及与所述永磁风电机组(1)相连、用于接收/输出并处理数据的主控设备(3)，所述主控设备(3)与永磁风电机组(1)的并网侧之间设置有用于采集所述永磁风电机组(1)并网侧电压和电流信号的第一传感器(4)；所述主控设备(3)与永磁风电机组(1)的机组输出端相连，所述主控设备(3)与机组输出端之间设置用于检测所述永磁风电机组(1)输出电流的第二传感器(5)、以及用于测量所述永磁风电机组(1)发电机转速的光码测量仪(6)；所述主控设备(3)连接至所述永磁风电机组(1)的用于控制输出功率的空间矢量控制变流器(2)。

【技术特征摘要】
1.一种用于风电机组参与电网调频的控制系统，其特征在于，其包括：连接至电网的永磁风电机组(1)以及与所述永磁风电机组(1)相连、用于接收/输出并处理数据的主控设备(3)，所述主控设备(3)与永磁风电机组(1)的并网侧之间设置有用于采集所述永磁风电机组(1)并网侧电压和电流信号的第一传感器(4)；所述主控设备(3)与永磁风电机组(1)的机组输出端相连，所述主控设备(3)与机组输出端之间设置用于检测所述永磁风电机组(1)输出电流的第二传感器(5)、以及用于测量所述永磁风电机组(1)发电机转速的光码测量仪(6)；所述主控设备(3)连接至所述永磁风电机组(1)的用于控制输出功率的空间矢量控制变流器(2)。2.如权利要求1所述的一种用于风电机组参与电网调频的控制系统，其特征在于：还包括驱动所述永磁风电机组(1)的桨距角调节过程的伺服电机控制系统(9)，所述伺服电机控制系统(9)包括伺服电机，所述伺服电机与主控设备(3)相连，以接收所述主控设备(3)输送的数字信号并动作；所述伺服电机与所述永磁风电机组(1)相连，根据所述数字信号驱动所述永磁风电机组(1)调节桨距角。3.如权利要求1或2所述的一种用于风电机组参与电网调频的控制系统，其特征在于：还包括实现人机交互的上位机设备(10)，所述上位机设备(10)与主控设备(3)相连，以向所述主控设备(3)发出指令、接收并处理主控设备(3)输出的信号；所述上位机设备(10)与伺服电机控制系统(9)相连，以向所述伺服电机控制系统(9)发出指令、接收并处理所述伺服电机控制系统(9)输出的信号。4.如权利要求1所述的一种用于风电机组参...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵嘉兴，高伟，上官明霞，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司，
类型：新型
国别省市：山西,14