基于电池储能的风力发电机电能质量控制器及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电池储能的风力发电机电能质量控制器，它包括：两个并联的逆变器I和逆变器II，所述逆变器I和逆变器I的三相交流侧依次经滤波电感、接触器并接于电网三相进线端，所述逆变器I和逆变器II的直流侧接直流母线；并联于逆变器II两侧的储能电池组，双向DC/DC变换器和控制电路，并公开了一种控制方法，本发明专利技术采用独立的对风力发电机输出功率波动和谐波进行补偿，精确控制风力发电机输出的电能质量；借助直流母线，共用储能电池，减少电池容量冗余，本发明专利技术通过PI控制平抑风力发电机能量输出的波动，同时对电池组充、放电进行控制，响应速度快。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于电池储能的风力发电机电能质量控制器，它包括：两个并联的逆变器I和逆变器II，所述逆变器I和逆变器I的三相交流侧依次经滤波电感、接触器并接于电网三相进线端，所述逆变器I和逆变器II的直流侧接直流母线；并联于逆变器II两侧的储能电池组，双向DC/DC变换器和控制电路，并公开了一种控制方法，本专利技术采用独立的对风力发电机输出功率波动和谐波进行补偿，精确控制风力发电机输出的电能质量；借助直流母线，共用储能电池，减少电池容量冗余，本专利技术通过PI控制平抑风力发电机能量输出的波动，同时对电池组充、放电进行控制，响应速度快。【专利说明】
本专利技术涉及一种风力发电机电能质量控制器及控制方法，尤其涉及一种。
技术介绍
风力发电在电力系统中所占的比重日益增加，我国风力资源丰富的地区多分布于电网相对薄弱的中西部，大量风电机组的并网给现有电力系统的正常运行带来极大的挑战。由于风能的能量密度低、随机性和不稳定性等特点，给大型风力发电机组的并网控制带来困难。风力发电机的能量具有很大的波动性和不确定性，这一特点极易造成配电网电压跌落、闪变，甚至短时供电中断。同时，大部分风力发电机不能直接提供50Hz交流电能输出，需经电力电子器件进行电能形式变化后接入电网，这样可能会向电网注入大量谐波电流，增加了电网中发生谐振的可能性，严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。因此，考虑配电网安全和用户需求，必须综合研究风力发电机对配电网电能质量的众多影响因素，对风力发电机并网处注入电能的质量进行控制，这主要集中在电压波动和谐波两方面。为了减小风力发电机能量输出的波动性，一般通过储能电池与风力发电机进行互补来实现，主要在交流侧进行控制，各系统完全独立，硬件成本高，协调控制复杂。特别是考虑到分布式电源和负荷所具有的分散性，以及不同类型的分布式电源与储能装置的不同组合方式时，其不同控制策略的协调和切换尤为复杂，不易实现。对于谐波的控制，常利用有源滤波器和无源滤波器。有源滤波器利用电容组，针对特定次谐波的平抑效果很好，但是无法应对谐波的动态变化。有源滤波器能大大弥补无源滤波器的不足，但是需要另外加装补偿补偿设备和电源，费用较高，资源投入大，不利于风力发电的推广。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:一种基于电池储能的风力发电机电能质量控制器，它包括:两个并联的逆变器I和逆变器II，所述逆变器I和逆变器I的三相交流侧依次经滤波电感、接触器并接于电网三相进线端，所述逆变器I和逆变器II的直流侧接直流母线，两个并联的逆变器I和逆变器II组成了谐波补偿装置；储能电池组:并联于逆变器II的两侧；双向DC/DC变换器:并联在所述储能电池组的两侧，直流侧接直流母线；控制电路:控制电路包括控制器，控制器通过相应的驱动电路分别与并联的逆变器1、逆变器II和双向DC/DC变换器连接，所述控制器通过相应的信号调理电路分别与霍尔电压传感器和霍尔电流传感器连接，所述控制器还与接触器连接。所述逆变器I和逆变器II均由三组绝缘双极型晶体管反并联二极管模块构成的三相全控桥组成。所述双向DC/DC变换器包括两个绝缘栅双极型晶体管反并联二极管构成的模块，该模块之间设有储能电感。所述逆变器I的直流侧还与DC/DC变换器连接，DC/DC变换器与风力发电机连接，逆变器I两侧并联由电容C。所述控制器为DSP控制器。一种利用基于电池储能的风力发电机电能质量控制器的控制方法，具体步骤为:步骤一:根据风力发电机输出的有功功率确定双向DC/DC变换器的调制电流参考值，双向DC/DC变换器的调制电流参考值与储能电池组输出电流相比较，输出信号被送入控制电路，用来控制双向DC/DC变换器；步骤二:根据生成的谐波补偿电流的三相控制信号确定abc坐标小并联逆变器补偿电流的指令信号；该指令信号被送入控制电路，用来控制并联逆变器；步骤三:控制电路通过霍尔电流采集传感器和霍尔电压传感器实时采集检测点处的电压、电流信息，并结合步骤一和步骤二中获得的并联逆变器和双向DC/DC变换器的控制信号，通过相应的驱动电路对并联逆变器和双向DC/DC变换器进行控制。所述步骤一的具体步骤为:(1-1)设风力发电机输出的有功功率为Pc,风力发电机输出的有功功率Pc经一阶低通滤波器得到并网有功功率参考值Z5/为:P; = P -~其中，T为时间常数，s为复参数；【权利要求】1.一种基于电池储能的风力发电机电能质量控制器，其特征是，它包括: 两个并联的逆变器I和逆变器II，所述逆变器I和逆变器I的三相交流侧依次经滤波电感、接触器并接于电网三相进线端，所述逆变器I和逆变器II的直流侧接直流母线，两个并联的逆变器I和逆变器II组成了谐波补偿装置； 储能电池组:并联于逆变器II的两侧； 双向DC/DC变换器:并联在所述储能电池组的两侧，直流侧接直流母线； 控制电路:控制电路包括控制器，控制器通过相应的驱动电路分别与并联的逆变器1、逆变器II和DC/DC双向变换器连接，所述控制器通过相应的信号调理电路分别与霍尔电压传感器和霍尔电流传感器连接，所述控制器还与接触器连接。2.如权利要求1所述一种基于电池储能的风力发电机电能质量控制器，其特征是，所述逆变器I和逆变器II均由三组绝缘双极型晶体管反并联二极管模块构成的三相全控桥组成。3.如权利要求1所述一种基于电池储能的风力发电机电能质量控制器，其特征是，所述双向DC/DC变换器包括两个绝缘栅双极型晶体管反并联二极管构成的模块，该模块之间设有储能电感。4.如权利要求1所述一种基于电池储能的风力发电机电能质量控制器，其特征是，所述逆变器I的直流侧还与DC/DC变换器连接，DC/DC变换器与风力发电机连接，逆变器I两侧并联由电容C。5.如权利要求1所述一种基于电池储能的风力发电机电能质量控制器，其特征是，所述控制器为DSP控制器。6.利用权利要求1所述的一种利用基于电池储能的风力发电机电能质量控制器的控制方法，其特征是，具体步骤为: 步骤一:根据风力发电机输出的有功功率确定双向DC/DC变换器的调制电流参考值，双向DC/DC变换器的调制电流参考值与储能电池组输出电流相比较，输出信号被送入控制电路，用来控制双向DC/DC变换器； 步骤二:根据生成的谐波补偿电流的三相控制信号确定abc坐标小并联逆变器补偿电流的指令信号；该指令信号被送入控制电路，用来控制并联逆变器； 步骤三:控制电路通过霍尔电流采集传感器和霍尔电压传感器实时采集检测点处的电压、电流信息，并结合步骤一和步骤二中获得的并联逆变器和双向DC/DC变换器的控制信号，通过相应的驱动电路对并联逆变器和双向DC/DC变换器进行控制。7.如权利要求6所述的控制方法，其特征是，所述步骤一的具体步骤为: (1-1)设风力发电机输出的有功功率为Pc，风力发电机输出的有功功率Pc经一阶低通滤波器得到并网有功功率参考值为: K = pG 1 1 τ，其中，T为时间常数，S为自然数； (1-2)设并网参考有功功率为Pt，并网平均有功功率参考值与并网参考有功功率为Pt的偏差值通过PI调节器得到双向DC/DC变换器的调制电流参考值^力: 8.如权利要求6所述的控制方法，其特征是，所述步骤二的具体步骤为: (2-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电池储能的风力发电机电能质量控制器，其特征是，它包括：两个并联的逆变器I和逆变器II，所述逆变器I和逆变器I的三相交流侧依次经滤波电感、接触器并接于电网三相进线端，所述逆变器I和逆变器II的直流侧接直流母线，两个并联的逆变器I和逆变器II组成了谐波补偿装置；储能电池组：并联于逆变器II的两侧；双向DC/DC变换器：并联在所述储能电池组的两侧，直流侧接直流母线；控制电路：控制电路包括控制器，控制器通过相应的驱动电路分别与并联的逆变器I、逆变器II和DC/DC双向变换器连接，所述控制器通过相应的信号调理电路分别与霍尔电压传感器和霍尔电流传感器连接，所述控制器还与接触器连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王彦良，金立军，魏然，陈晓红，周科，刘宗杰，王一飞，郑凯，张磊，尚鹏，孙浩，
申请(专利权)人：国家电网公司，山东电力集团公司济宁供电公司，
类型：发明
国别省市：