一种储能风电变流器及其控制方法技术

本发明专利技术提供一种储能风电变流器及其控制方法，该方法，包括：获取电网电压和电网频率；依据电网电压和所述电网频率，对储能风电变流器中的网侧拓扑、机侧拓扑和直流侧拓扑分别采用相应的控制方式，以使储能风电变流器的工作模式与当前的电网电压和电网频率相匹配；也即通过电网电压和电网频率切换储能风电变流器中网侧拓扑、机侧拓扑和直流侧拓扑的工作模式，以使该储能风电变流器的功率稳定，提高储能风电变流器的稳定性。能风电变流器的稳定性。能风电变流器的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种储能风电变流器及其控制方法


[0001]本专利技术属于储能
，更具体的说，尤其涉及一种储能风电变流器及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着以风电、光伏为主体的新能源电网渗透率不断提高，传统以适应电网、稳定功率输出为目标的风力发电机组逐渐向侧重支撑电网的电网友好型控制目标拓展。辅助风电机组实现惯量响应、一次调频等成为储能联合风电机组场景的主要应用型式。一般的风储系统包括风力机组、风电变流器和储能设备，通过接收外部指令调度DC/DC变换器，实现储能能量与风电变流器能量的交换，实现风储联合调频、功率平滑等，储能能够减小风电机组转子动能的损失，避免调频工况下电网频率的二次跌落，同时机组也无需牺牲最大功率跟踪来预留调频功率，风储联合能够显著提升风电机组的电网友好。
[0003]现有一种应用广泛的风储直流耦合系统，如图1所示，其储能单元通过风电变流器的直流侧外接DCDC变换器进行调度控制，保证风电变流器输出到电网中的功率的稳定性，但由于能源管理系统与风电变流器、DC/DC变换器和储能单元之间存在通讯延迟，DC/DC变换器与上层控制系统架构混乱。在面对复杂的应用场景，例如高低电压穿越等电网故障，以及，紧急调频等需要风电变流器与DC/DC变换器快速配合响应的情况下，当前的风储直流耦合拓扑和控制架构存在很大的局限性，直流侧储能滞后的功率输出会引起风电变流器功率振荡，风储联合运行甚至会严重影响风电变流器的稳定运行。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种储能风电变流器及其控制方法，适用于复杂的应用场景，保证储能风电变流器的功率稳定，提高储能风电变流器的稳定性。
[0005]本申请的第一方面公开了一种储能风电变流器的控制方法，包括：
[0006]获取电网电压和电网频率；
[0007]依据所述电网电压和所述电网频率，对所述储能风电变流器中的网侧拓扑、机侧拓扑和直流侧拓扑分别采用相应的控制方式，以使所述储能风电变流器的工作模式与当前的电网电压和电网频率相匹配；
[0008]其中，对所述网侧拓扑采用的控制方式包括：直流电压环加电流环，以及，单电流环；对所述直流拓扑采用的控制方式包括：直流电压环加电流环，以及，功率环加电流环；对所述机侧拓扑采用的控制方式为采用发电机电流环实现发电机功率的闭环控制。
[0009]可选的，所述依据所述电网电压和所述电网频率，对所述储能风电变流器中的网侧拓扑、机侧拓扑和直流侧拓扑分别采用相应的控制方式，以使所述储能风电变流器的工作模式与当前的电网电压和电网频率相匹配，包括：
[0010]判断所述电网电压是否处于预设正常电压范围；
[0011]若所述电网电压处于预设正常电压范围，则判断所述电网频率与额定频率的偏差
是否大于预设死区限值；若是，则通过对所述网侧拓扑、所述机侧拓扑和所述直流侧拓扑采用相应的控制方式，以使所述储能风电变流器的工作模式为第一模式，若否则通过对所述网侧拓扑、所述机侧拓扑和所述直流侧拓扑采用相应的控制方式，以使所述储能风电变流器的工作模式为第二模式。
[0012]可选的，在判断所述电网电压是否处于预设正常电压范围之后，若所述电网电压不处于预设正常电压范围，则还包括：
[0013]依据所述电网电压超出所述预设正常范围的大小关系，以及所述储能风电变流器的功率响应能力，通过对所述网侧拓扑、所述机侧拓扑和所述直流侧拓扑采用相应的控制方式，以使所述储能风电变流器的工作模式为相应模式。
[0014]可选的，依据所述电网电压超出所述预设正常范围的大小关系，以及所述储能风电变流器的功率响应能力，通过对所述网侧拓扑、所述机侧拓扑和所述直流侧拓扑采用相应的控制方式，以使所述储能风电变流器的工作模式为相应模式，包括：
[0015]判断所述电网电压是否大于所述预设正常范围；
[0016]若所述电网电压大于所述预设正常范围，则判断所述储能风电变流器的功率响应能力是否大于预设响应能力；若是，则通过对所述网侧拓扑、所述机侧拓扑和所述直流侧拓扑采用相应的控制方式，以使所述储能风电变流器的工作模式为第三模式；若否，则通过对所述网侧拓扑、所述机侧拓扑和所述直流侧拓扑采用相应的控制方式，以使所述储能风电变流器的工作模式为第一模式；
[0017]若电网电压小于所述预设正常范围，则判断所述储能风电变流器的功率响应能力是否大于预设响应能力；若是，则通过对所述网侧拓扑、所述机侧拓扑和所述直流侧拓扑采用相应的控制方式，以使所述储能风电变流器的工作模式为第四模式；若否，则通过对所述网侧拓扑、所述机侧拓扑和所述直流侧拓扑采用相应的控制方式，以使所述储能风电变流器的工作模式为第一模式。
[0018]可选的，若电网电压大于所述预设正常范围，则在判断所述储能风电变流器的功率响应能力是否大于预设响应能力之前，还包括：
[0019]判断所述电网电压是否大于第一预设电压值；
[0020]若是，则执行判断所述储能风电变流器的功率响应能力是否大于预设响应能力的步骤；
[0021]若否，则通过对所述网侧拓扑、所述机侧拓扑和所述直流侧拓扑采用相应的控制方式，以使所述储能风电变流器的工作模式为第一模式。
[0022]可选的，若电网电压小于所述预设正常范围，则在判断所述储能风电变流器的功率响应能力是否大于预设响应能力之前，还包括：
[0023]判断所述电网电压是否大于第二预设电压值；
[0024]若是，则控制所述储能风电变流器停机；
[0025]若否，则执行所述判断所述储能风电变流器的功率响应能力是否大于预设响应能力步骤。
[0026]可选的，所述第一模式为：对所述网侧拓扑采用直流电压环加电流环控制，对所述直流侧拓扑采用直流电压环加电流环控制。
[0027]可选的，所述第二模式为：对所述网侧拓扑采用直流电压环加电流环控制，对所述
直流侧拓扑采用功率环加电流环控制。
[0028]可选的，所述第三模式为：对所述网侧拓扑为单电流环控制，对所述直流侧拓扑采用直流电压环加电流环控制。
[0029]可选的，所述第四模式为：对所述网侧拓扑采用单电流环控制，对所述直流侧拓扑采用功率环加电流环控制。
[0030]本申请第二方面公开了一种储能风电变流器，包括：核心控制器、机侧拓扑、网侧拓扑和直流侧拓扑；
[0031]机侧拓扑、网侧拓扑和直流侧拓扑通过直流母线处形成三端口；所述机侧拓扑连接风力机组；所述网侧拓扑连接电网；所述直流侧拓扑连接储能单元；
[0032]所述机侧拓扑、所述网侧拓扑和所述直流侧拓扑均受控于所述核心控制器；
[0033]所述核心控制器结合所述机侧拓扑、所述网侧拓扑和所述直流侧拓扑，实现如本申请第一方面任一项所述的储能风电变流器的控制方法。
[0034]可选的，所述核心控制器包括：网侧控制器、机侧控制器和直流侧控制器；
[0035]所述网侧控制器控制所述网侧拓扑；
[0036]所述机侧控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能风电变流器的控制方法，其特征在于，包括：获取电网电压和电网频率；依据所述电网电压和所述电网频率，对所述储能风电变流器中的网侧拓扑、机侧拓扑和直流侧拓扑分别采用相应的控制方式，以使所述储能风电变流器的工作模式与当前的电网电压和电网频率相匹配；其中，对所述网侧拓扑采用的控制方式包括：直流电压环加电流环，以及，单电流环；对所述直流拓扑采用的控制方式包括：直流电压环加电流环，以及，功率环加电流环；对所述机侧拓扑采用的控制方式为采用发电机电流环实现发电机功率的闭环控制。2.根据权利要求1所述的储能风电变流器的控制方法，其特征在于，所述依据所述电网电压和所述电网频率，对所述储能风电变流器中的网侧拓扑、机侧拓扑和直流侧拓扑分别采用相应的控制方式，以使所述储能风电变流器的工作模式与当前的电网电压和电网频率相匹配，包括：判断所述电网电压是否处于预设正常电压范围；若所述电网电压处于预设正常电压范围，则判断所述电网频率与额定频率的偏差是否大于预设死区限值；若是，则通过对所述网侧拓扑、所述机侧拓扑和所述直流侧拓扑采用相应的控制方式，以使所述储能风电变流器的工作模式为第一模式，若否，则通过对所述网侧拓扑、所述机侧拓扑和所述直流侧拓扑采用相应的控制方式，以使所述储能风电变流器的工作模式为第二模式。3.根据权利要求2所述的储能风电变流器的控制方法，其特征在于，在判断所述电网电压是否处于预设正常电压范围之后，若所述电网电压不处于预设正常电压范围，则还包括：依据所述电网电压超出所述预设正常范围的大小关系，以及所述储能风电变流器的功率响应能力，通过对所述网侧拓扑、所述机侧拓扑和所述直流侧拓扑采用相应的控制方式，以使所述储能风电变流器的工作模式为相应模式。4.根据权利要求3所述的储能风电变流器的控制方法，其特征在于，依据所述电网电压超出所述预设正常范围的大小关系，以及所述储能风电变流器的功率响应能力，通过对所述网侧拓扑、所述机侧拓扑和所述直流侧拓扑采用相应的控制方式，以使所述储能风电变流器的工作模式为相应模式，包括：判断所述电网电压是否大于所述预设正常范围；若所述电网电压大于所述预设正常范围，则判断所述储能风电变流器的功率响应能力是否大于预设响应能力；若是，则通过对所述网侧拓扑、所述机侧拓扑和所述直流侧拓扑采用相应的控制方式，以使所述储能风电变流器的工作模式为第三模式；若否，则通过对所述网侧拓扑、所述机侧拓扑和所述直流侧拓扑采用相应的控制方式，以使所述储能风电变流器的工作模式为第一模式；若电网电压小于所述预设正常范围，则判断所述储能风电变流器的功率响应能力是否大于预设响应能力；若是，则通过对所述网侧拓扑、所述机侧拓扑和所述直流侧拓扑采用相应的控制方式，以使所述储能风电变流器的工作模式为第四模式；若否，则通过对所述网侧拓扑、所述机侧拓扑和所述直流侧拓扑采用相应的控制方式，以使所述储能风电变流器的工作模式为第一模式。5.根据权利要求4所述的储能风电变流器的控制方法，其特征在于，若电网电压大于所
述预设正常范围，则在判断所述储能风电变流器的功率响应能力是否大于预设响应能力之前，还包括：判断所述电网电压是否大于第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：