[发明专利]带冗余储能的风电能量转换系统及其应用模式与控制方法

权利要求书

1.带冗余储能的风电能量转换系统，包括：轮毂、变桨系统、叶片、底座、发电机、变流器、冗余储能电池、偏航系统、塔架，其特征在于：三支叶片安装于轮毂之上，变桨系统安装于轮毂之内并与叶片连接；塔架顶部通过偏航系统连接底座，底座上的发电机连接轮毂；发电机还连接至变流器和冗余储能电池。

2.根据权利要求1所述的带冗余储能的风电能量转换系统，其特征在于：发电机为高速发电机或低速发电机，当发电机为高速发电机时，该高速发电机通过齿轮箱和轮毂连接；当发电机为低速发电机时，该发电机和轮毂直接连接。

3. 根据权利要求2所述的带冗余储能的风电能量转换系统，其特征在于：当发电机为低速发电机时，轮毂和发电机转子直接通过法兰连接，发电机定子和底架连接。

4.根据权利要求1所述的带冗余储能的风电能量转换系统，其特征在于：冗余储能电池与变流器通过直流母线连接。

5.根据权利要求1所述的带冗余储能的风电能量转换系统，其特征在于：变流器为双向储能变流器，冗余储能电池经过双向储能变流器和交流母线连接。

6.如权利要求1所述的带冗余储能的风电能量转换系统的应用模式与控制方法，其特征在于：

    功率平滑模式及控制方法：

通过对冗余储能电池的功率P_ess的动态控制对发电机输出功率进行补偿，从而抑制风电能量转换系统的输出P_out的波动；

冗余储能功率补偿的控制目标                                                可以由风电场风功率预测系统给定，也可以通过对发电机输出功率进行惯性滤波得出，对发电机输出功率进行惯性滤波得出控制目标的方法为：

T为滤波的时间窗口，可以根据系统所在区域的风资源和电网具体情况确定，冗余储能电池输出的功率控制采用误差反馈控制，P_ess为：

其中，K_p为控制器参数，T_p为控制周期。

7.如权利要求1所述的带冗余储能的风电能量转换系统的应用模式与控制方法，其特征在于：

稳压模式及控制方法如下：

通过带储能的风电能量转换系统的动态无功控制来提高电网暂态电压稳定性，防止电压崩溃事故；在故障时提供动态无功支撑，加速故障后电压恢复，减少低压引起的负荷释放；

在稳压模式的无功功率控制采用以下方式： 

其中，V_re为电网参考电压，V_g为测量电网电压，K_g为无功功率控制参数，T_d为惯性常熟。

8.如权利要求1所述的带冗余储能的风电能量转换系统的应用模式与控制方法，其特征在于：

    调频模式及控制方法如下：

在风速变化导致发电机输出功率大幅下降时短时提供有功功率的支撑，从而有利于维持系统的频率稳定，冗余储能电池的功率控制根据系统有功功率输出参考值、电网参考频率和实测频率的误差进行控制，冗余储能电池的功率控制方法为：

                

其中，f_re为电网参考频率，f_N为电网额定频率，K_G为功率控制参数。