一种离网型交直流混合双馈风力发电系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种离网型交直流混合双馈风力发电系统及其控制方法，发电系统由至少两台带储能单元的打开定子绕组的双馈风力发电机组并联组成；所述双馈风力发电机组的定子绕组连接有定子侧变换器，双馈风力发电机组的转子绕组连接有转子侧变换器，定子侧变换器和转子侧变换器通过直流母线依次连接DC/DC变换器和储能单元；每个双馈风力发电机组均有交流侧和直流侧两个端口，交流侧端口是定子绕组的出口侧，直流侧端口是定子侧变换器、转子侧变换器和储能单元相连的直流母线；每个双馈风力发电机组直流侧端口直接为各自的直流负载供电；而各个双馈风力发电机组的交流侧端口并联到一起，共同为交流负载供电。

【技术实现步骤摘要】
一种离网型交直流混合双馈风力发电系统及其控制方法
本专利技术涉及分风力发电系统领域，特别是涉及一种离网型交直流混合双馈风力发电系统及其功率协同控制方法。
技术介绍
因为离岸海岛、草原和高原等特殊地区的地理因素和人口较少，使用输电线路为当地提供电能的成本较高，充分利用当地可再生能源发电资源开发独立供电的微电网为当地供电问题提供了一种有效的解决方案。因为可再生能源的波动性，在新能源发电配合储能系统就可以为独立微电网提供稳定的电源。并且微电网容量正在不断扩大，负载类型灵活多样，这使得大容量可再生能源发电单元和灵活的交直流混合微电网系统的应用成为了可能。双馈风力发电机以其单机容量较大，并兼具交流端口和直流端口，配合一定的储能单元就可应用于交直流混合微电网系统，为微电网系统提供电力支撑。但因为不同的风力发电机组安装的地点存在一定的差异，所以捕获的风能会存在一定的差异，并且由于负载的波动性，会造成储能单元的电量消耗速度不一致。传统的离网型双馈风力发电系统和储能单元配合一般采用风力发电机组和储能单元并联的方式，在此种拓扑结构下可以实现对独立的交直流混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离网型交直流混合双馈风力发电系统，其特征在于，由至少两台带储能单元的打开定子绕组的双馈风力发电机组并联组成；所述双馈风力发电机组的定子绕组连接有定子侧变换器，双馈风力发电机组的转子绕组连接有转子侧变换器，定子侧变换器和转子侧变换器通过直流母线依次连接DC/DC变换器和储能单元；每个双馈风力发电机组均有交流侧和直流侧两个端口，交流侧端口是定子绕组的出口侧，直流侧端口是定子侧变换器、转子侧变换器和储能单元相连的直流母线；每个双馈风力发电机组直流侧端口直接为各自的直流负载供电；而各个双馈风力发电机组的交流侧端口并联到一起，共同为交流负载供电。/n

【技术特征摘要】
1.一种离网型交直流混合双馈风力发电系统，其特征在于，由至少两台带储能单元的打开定子绕组的双馈风力发电机组并联组成；所述双馈风力发电机组的定子绕组连接有定子侧变换器，双馈风力发电机组的转子绕组连接有转子侧变换器，定子侧变换器和转子侧变换器通过直流母线依次连接DC/DC变换器和储能单元；每个双馈风力发电机组均有交流侧和直流侧两个端口，交流侧端口是定子绕组的出口侧，直流侧端口是定子侧变换器、转子侧变换器和储能单元相连的直流母线；每个双馈风力发电机组直流侧端口直接为各自的直流负载供电；而各个双馈风力发电机组的交流侧端口并联到一起，共同为交流负载供电。


2.一种离网型交直流混合双馈风力发电系统的功率协同控制方法，基于权利要求1所述离网型交直流混合双馈风力发电系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：计算得到各个双馈风力发电机组交流侧端口电压的参考值，用于后续定子侧变换器的控制；采集交流侧端口电压usabc和每个双馈风力发电机组的三相交流电流isabc，计算得到各个双馈风力发电机组输出的有功功率Pac，i和无功功率Qac，i；通过下垂控制策略，计算得到交流侧端口电压的频率和幅值的参考值，进而通过计算得到交流侧端口三相电压的参考值usabcref；
步骤S2：采用上一步得到的三相电压参考值usabcref，将三相电压参考值usabcref变换到dq旋转坐标系下，采用基于PI控制器的电压、电流双闭环控制，得到定子侧变换器的输出电压参考，经过SPWM调制得到定子侧变换器的开关信号；
步骤S3：对于转子侧变换器，采用最大磁链利用效率的反电动势的值作为给定参考，也在dq旋转坐标系下采用基于PI控制器的电压、电流双闭环控制，得到转子侧变换器的输出电压参考值，经过SPWM调制得到转子侧变换器开关信号；
步骤S4：对于储能单元的DC/DC变换器采用直流下垂控制得到直流电压参考值，然后通过电压电流双闭环控制得到DC/DC变换器的开关信号；
步骤S5：在上述步骤相应的控制基础上，通过上层控制器根据各个储能单元的输出功率大小与电池剩余容量(SOC)的关系协调交流侧与直流侧的功率，使得储能单元输出有功功率与SOC成正比，保证各个储能单元的电量下降速度趋于相同，最大程度上延长整个系统的运行时间。


3.根据权利要求2所述一种离网型交直流混合双馈风力发电系统的功率协同控制方法，其特征在于，步骤S1中的下垂控制策略包括交流有功功率-频率下垂控制策略和无功功率-电压幅值下垂控制策略，即式fi＝fi*+kpdroop,iPac,i和其中fi是各个机组交流端口电压的频率参考值，fi*是交流端口电压频率的基准值，其值为50Hz，kpdroop,i是各个机组有功功率交流下垂系数，其值由上层控制器给定，Pac,i是各个机组所输出的交流侧有功功率大小；Ui是各个机组交流侧端口电压幅值的参考值，是交流侧端口电压幅值的基准值，其值为预先给定，kqdroop,i是各个机组无功功率交流下垂系数，其值由上层控制器给定，Qac,i是各个机组所输出的交流无功功率大小。


4.根据权利要求2所述一种离网型交直流混合双馈风力发电系统的功率协同控制方法，其特征在于，步骤S2中具体包括以下步骤：将三相电压参考值usabcref经park变换得到d-q旋转坐标系下分别在d轴和q轴上的电压参考值usdref和usqref，将得到的d轴和q轴的电压参考值分别减去实际端口电压的测量值经park变换得到的d轴和q轴的值，将得到的差值...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝宏远，何晋伟，王成山，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12