[发明专利]一种基于储能系统的风电并网协调控制装置及方法

权利要求书

1.一种基于储能系统的风电并网协调控制装置，其特征在于，包括电池储能单元、常开继电器、常闭继电器、降压斩波电路、升压斩波电路、端电容、变流器以及功率平滑器；其中，所述电池储能单元输出正极分成两支路，第一支路包括依次连接的第一常开继电器、第一常闭继电器以及降压斩波电路；第二支路包括依次连接的第二常开继电器、第二常闭继电器以及升压斩波电路，两路并联后输出连接端电容；端电容输出连接变流器，第一常开继电器、第一常闭继电器、第二常开继电器、第二常闭继电器构成互锁装置；所述变流器依次由三对IGBT桥臂连接而成，且变流器输入连接功率平滑器。

2.如权利要求1所述的基于储能系统的风电并网协调控制装置，其特征在于，所述降压斩波电路用于降低端电容电压值，使得风电机组向电池储能单元充电。

3.如权利要求1所述的基于储能系统的风电并网协调控制装置，其特征在于，所述升压斩波电路用于提升端电容电压值，使得电池储能单元向风电机组放电。

4.如权利要求1所述的基于储能系统的风电并网协调控制装置，其特征在于，所述功率平滑器用以连接在风电机组端，平滑风电机组输入到电池储能单元的功率。

5.如权利要求1至4中任一项所述的基于储能系统的风电并网协调控制装置的控制方法，其特征在于，包括下列步骤：

(1)系统检测到风电机组输出功率大于给定目标功率时，第一支路的第一常开继电器闭合，第一常闭继电器任处在闭合状态，降压斩波电路导通，升压斩波电路关断；通过PWM控制降压斩波电路的开关管通断来降低输出端端电容的储能值，使得端电容两端电压值小于风电机组输出电压值，风电机组向电池储能单元充电；此时所述变流器充当三相桥式整流器；

(2)系统检测到风电机组输出功率小于给定目标功率时，第二支路的第二常开继电器闭合，第二常闭继电器任处在闭合状态，升压斩波电路导通，降压斩波电路关断；通过PWM控制升压斩波电路的开关管通断来提升输出端端电容的储能值，使得端电容两端电压值大于风电机组输出电压值，电池储能单元向风电机组放电；此时所述变流器充当三相桥式逆变器。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，步骤(1)中，所述控制降压斩波电路开关管通断的PWM来自于一个闭环输出；具体的，将目标功率与实际并网功率作差送入智能PI控制器作相关计算处理，智能PI控制器输出经相关转换，转变为相应的PWM波控制降压斩波电路开关管通断，进而控制风电机组向电池储能单元充电的速率，最终使得实际并网功率与目标功率基本一致。

7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，步骤(2)中，所述控制升压斩波电路开关管通断的PWM来自于一个闭环输出；具体的，将目标功率与实际输入电网功率作差送入智能PI控制器作相关计算处理，智能PI控制器输出经相关转换，转变为相应的PWM波控制升压斩波电路开关管通断，进而控制电池储能单元向风电机组放电的速率，最终使得实际并网功率与目标功率基本一致。

8.根据权利要求6和7所述的控制方法，其特征在于，将PI限幅输出值随功率偏差的变小拟合成阶梯状下降；当实际并网功率与目标功率偏差过大时，P调节器参数保持不变；当功率偏差足够小时，P调节器的参数逐渐变小；当实际输入电网功率与目标功率偏差小于一定程度时，P调节器的参数设置为0。

9.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，步骤(1)中，风电机组向电池储能单元充电，当系统检测到风电机组的输出功率1min钟内波动率大于10％时，系统及时调用功率平滑器对风电机组输出功率进行平滑处理，从而防止波动较大对电池储能单元造成损害。

10.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述变流器采用基于电网电压矢量定向理论的双闭环控制：电压控制策略采用电压外环、电流内环结构，其中电流方向选取网压空间矢量方向；在电压同步旋转坐标系下设计电流内环，各交流分量均转换为直流量，便于闭环调节器的设计以及与SPWM或SVPWM接口。