一种基于电池储能的风电场低电压穿越控制系统技术方案

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于风力发电
，具体涉及一种用于解决风电场低电压穿越的控制方法。
技术介绍
由于风电具有节约电力系统运行成本、无污染等优点，近年来在许多国家得到了快速发展。随着大规模风电并网，提高风电系统在电网故障情况下的运行能力变得尤为重要，为此风电并网运行导则要求风电机组在电网电压跌落期间应具备低电压穿越(LVRT)能力。由于目前风力发电机组本身的低电压穿越能力较弱，所以风电场LVRT问 题已成为国内外研究热点。实现LVRT方法主要有两种，一种是改进变流器的控制策略，这种方法一般适用于电压小幅跌落情况。当电网发生严重故障情况下，单靠改进变流器控制策略的方法很难实现LVRT，必须增加硬件控制电路，所以另一种方法是通过增加硬件控制电路，如在转子侧增加Crowbar电路来实现。作为可灵活调节的电池储能系统既能平滑风电功率输出，也可以有效提闻风电场的LVRT能力。因此，需要一种新的基于电池储能系统的风电场低电压穿越控制系统以解决上述问题。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术针对现有技术中风电场低电压穿越控制方法的不足，提供一种基于电池储能系统的风电场低电压穿越控制方法。技术方案为解决上述技术问题，本专利技术的基于电池储能系统的风电场低电压穿越控制方法采用如下技术方案一种基于电池储能的风电场低电压穿越控制系统，其特征在于，包括数据采集器、数据分析器、控制模块、平滑控制模块、电池储能系统、AC/DC变流器、风电场和电网，所述数据采集器连接所述数据分析器，所述数据分析器连接所述控制模块和平滑控制模块，所述控制模块和所述平滑控制模块均连接所述AC/DC变流器，所述电池储能系统连接所述AC/DC变流器，所述风电场和电网相连并连接所述AC/DC变流器；所述数据采集器用于采集风电场和电池储能系统PCC点电压Vpcc，并将所述PCC点电压Vpcc输入所述数据分析器；所述数据分析器用于将所述PCC点电压Vpcc与PCC点的电压设定值Vref进行比较当VpCC〈Vref时，所述控制模块发挥作用，所述控制模块控制所述电池储能系统投入低电压穿越控制策略；当Vpcc=Vref时，所述平滑控制模块发挥作用，所述平滑控制模块控制所述电池储能系统投入平滑控制策略。其中PCC点电压即公共连接点电压。有益效果本专利技术的基于电池储能的风电场低电压穿越控制系统从电池储能系统出发，对风/储能系统公共连接点(PCC)电压进行分析，对电池的运行状况进行控制，以达到满足风电系统低电压穿越控制能力。优选的，所述平滑控制模块包括电池充放电选择器，将风电场输出功率P与设定的风电场输出功率最大值Pmax和最小值Pmin进行比较，当P > Pmax时，电池充放电选择器控制电池储能系统充电；iP<Pmin时，电池充放电选择器控制电池储能系统放电，从而实现平滑控制策略。优选的，所述控制模块根据PCC点电压Vpcc的动态变化，并动态跟踪设定值Vref，调节PWM控制的调制波幅值和调制波相位，得到PWM控制的调制波信号并与三角载波信号进行PWM控制,从而实现低电压穿越控制策略。PWM控制(即Pulse Width Modulation-脉宽调制或脉冲宽度调制)脉冲宽度调制(PWM)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。优选的，所述控制模块包括PI调节器和模糊PI控制器，有功参考电流idMf经过所述PI调节器并增加耦合电压id L得到PWM控制的调制波幅值A，有功参考电流idMf =Pref/V,其中，V为电池输出电压有效值，Pref为有功功率参考值；PCC点电压Vpcc动态跟踪 设定值Vref，经过所述模糊PI控制器产生无功电流参考量i_f，再经过所述PI调节器并增加耦合电压得到PWM控制的调制波相位α，通过上述控制可得到PWM控制的调制波信号Acos (ω t+ α )。本专利技术通过观测PCC点电压动态跟踪控制其设定值，采用有功、无功解耦PI控制算法，并考虑传统PI控制动态差等欠缺，将模糊控制策略应用于其中。通过跟踪控制并网点电压参考值，经过模糊PI控制器调节PWM控制中的调制波信号幅值和相位，得到PWM控制的调制波信号，以实现风电场低电压穿越控制的目的。优选的，所述AC/DC变流器采用IGBT开关，将PWM控制的调制波信号与幅值为±1的三角载波信号比较，得到脉冲信号，所述脉冲信号即为PWM控制信号，所述PWM控制信号用于控制所述AC/DC变流器IGBT开关的状态。本专利技术采用由全控型功率开关器件IGBT组成的三相桥式电路的PWM控制技术，它有效减少变流器的无功损耗，有益电池参与系统低电压穿越控制。IGBT开关属于全控型功率开关器件，具有驱动功率小、饱和压降低、开关速度快等优点，而被广泛应用于600V及以上的变流系统。优选的，所述控制模块还包括模糊逻辑推理器，模糊PI控制方法包括以下步骤I)、当PCC点电压受到扰动时，产生一个误差e ；2)、经过所述模糊逻辑推理器产生PI参数调节增量ΛΚρ、Aki ； [K' =Kp+^Kp3)、根据式P整定PI参数值Kp、ki;得到所述模糊PI控制器的参数整定值K' p、k' i，将参数整定值K' p、k' i作为所述模糊PI调节器新的参数值。优选的，所述模糊逻辑推理器的输入及输出均采用三角形隶属函数建立模糊规则。附图说明图I为本专利技术基于电池储能的风电场低电压穿越控制系统的结构示意图；图2为本专利技术基于电池储能的风电场低电压穿越控制系统中控制模块的结构示意图；图3为本专利技术基于电池储能的风电场低电压穿越控制系统中平滑控制模块的结构示意图4为应用软件PSCAD构建的本专利技术控制系统在未增加电池储能系统下PCC点电压动态响应；图5为应用软件PSCAD构建的本专利技术控制系统在未增加电池储能系统下双馈感应风力发电机定、转子A相电流的动态响应；图6为应用软件PSCAD构建的本专利技术控制系统在增加电池储能系统下PCC点电压的动态响应；图7为应用软件PSCAD构建的本专利技术控制系统在增加电池储能系统下双馈感应风力发电机定、转子A相电流的动态响应；图8为应用软件PSCAD构建的本专利技术控制系统在增加电池储能系统下电池储能系统无功响应； 具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。请参阅图I所示，本专利技术基于电池储能的风电场低电压穿越控制系统的整体结构框图，该控制系统包括数据采集器I、数据分析器2、控制模块3、平滑控制模块4、电池储能系统5、AC/DC变流器6、风电场7以及电网8。通过数据采集器I得到风电场7、电池储能系统5 (风/储系统)PCC点电压Vpcc (即并网点电压)，并将其输入数据分析器2与PCC点电压设定值Vref进行比较分析。判定电池投切运行状态，当系统出现故障，即VpCC〈Vref时，电池储能系统5投入低电压穿越控制策略，此时控制模块3起作用；当系统正常运行，即Vpcc=Vref时，电池储能系统5投入平滑控制策略，此时平滑控制模块4起作用。该控制策略基于风电场输出功率P与设定的风电场输出功率最大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电池储能的风电场低电压穿越控制系统，其特征在于，包括数据采集器（1）、数据分析器（2）、控制模块（3）、平滑控制模块（4）、电池储能系统（5）、AC/DC变流器（6）、风电场（7）和电网（8），所述数据采集器连接所述数据分析器，所述数据分析器连接所述控制模块（3）和平滑控制模块（4），所述控制模块（3）和所述平滑控制模块（4）均连接所述AC/DC变流器（6），所述电池储能系统（5）连接所述AC/DC变流器，所述风电场（7）和电网（8）相连并连接所述AC/DC变流器（6）；所述数据采集器（1）用于采集风电场（7）和电池储能系统（5）PCC点电压Vpcc，并将所述PCC点电压Vpcc输入所述数据分析器（2）；所述数据分析器（2）用于将所述PCC点电压Vpcc与PCC点的电压设定值Vref进行比较：当Vpcc

【技术特征摘要】
1.一种基于电池储能的风电场低电压穿越控制系统，其特征在于，包括数据采集器(I)、数据分析器(2)、控制模块(3)、平滑控制模块(4)、电池储能系统(5)、AC/DC变流器(6)、风电场(7)和电网(8)，所述数据采集器连接所述数据分析器，所述数据分析器连接所述控制模块(3)和平滑控制模块(4)，所述控制模块(3)和所述平滑控制模块(4)均连接所述AC/DC变流器(6 )，所述电池储能系统(5 )连接所述AC/DC变流器，所述风电场(7 )和电网(8 )相连并连接所述AC/DC变流器(6 );所述数据采集器(I)用于采集风电场(7 )和电池储能系统(5)PCC点电压Vpcc，并将所述PCC点电压Vpcc输入所述数据分析器(2);所述数据分析器(2 )用于将所述PCC点电压Vpcc与PCC点的电压设定值Vref进行比较当Vpcc〈Vref时，所述控制模块(3)发挥作用，所述控制模块(3)控制所述电池储能系统(5)投入低电压穿越控制策略；当Vpcc=Vref时，所述平滑控制模块(4 )发挥作用，所述平滑控制模块(4 )控制所述电池储能系统(5)投入平滑控制策略。2.如权利要求I所述的基于电池储能的风电场低电压穿越控制系统，其特征在于，所述平滑控制模块(4)包括电池充放电选择器(12)，将风电场(7)输出功率P与设定的风电场输出功率最大值Pmax和最小值Pmin进行比较，当P>Pmax时，电池充放电选择器(12)控制电池储能系统(5)充电；当P < Pmin时，电池充放电选择器(12)控制电池储能系统(5)放电，从而实现平滑控制策略。3.如权利要求I所述的基于电池储能的风电场低电压穿越控制系统，其特征在于，所述控制模块(3)包括模糊PI控制器(10)，根据PCC点电压Vpcc的动态变化，利用所述模糊PI控制器(10)动态跟踪PCC点的电压设定值Vrefdff PWM控...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘文霞，何海平，傅中兴，吴雨，吴松鹤，郭欢，冯博，张阳，孙成祥，朱建红，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：