[发明专利]直流输电双馈型风电机组功率波动及故障控制系统与方法

权利要求书

1.一种直流输电双馈型风电机组功率波动及故障控制系统，其特征在于，包括：双馈型风电机组、储能系统、第一接触器、第二接触器，所述双馈型风电机组包括风力机、齿轮箱、双馈型发电机、定子侧变流器、转子侧变流器、网侧直流变流器；所述储能系统包括第一储能设备、第二储能设备、第一功率变换器、第二功率变换器、第三功率变换器和储能控制系统；所述储能控制系统包括数据采集模块、风电功率预测模块、电网调度出力指令通信模块，并输出控制信号分别至第一功率变换器、第二功率变换器、第三功率变换器；所述数据采集模块采集风电机组实时功率、所述第一储能设备及第二储能设备的端电压和充放电电流、直流电网电压及电流、风速。

2.根据权利要求1所述的直流输电双馈型风电机组功率波动及故障控制系统，其特征在于，所述定子侧变流器一端与所述双馈型发电机的定子连接，另一端分别与所述第一接触器、所述网侧直流变流器连接；所述转子侧变流器一端与所述双馈型发电机的转子连接，另一端分别与所述第一接触器的另一端、所述第一功率变换器连接；所述第一功率变换器的另一端与所述第一储能设备连接；所述第二功率变换器的一端与所述双馈型发电机的定子连接，另一端与所述第一储能设备连接；所述网侧直流变流器的另一端与所述第二接触器相接，所述第二接触器的另一端分别与所述第三功率变换器和直流输电线路连接；所述第三功率变换器的另一端与所述第二储能设备连接。

3.一种如权利要求1或2所述的直流输电双馈型风电机组功率波动及故障控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在风机启动并网前，所述第一接触器处于断开位置，首先由所述储能控制系统控制所述第一功率变换器使其工作于放电模式，由所述第一储能设备为所述转子侧变流器提供逆变电源，并使转子侧变流器的直流侧电压U_B稳定；其次控制所述转子侧变流器给所述双馈型发电机的转子提供三相交流励磁电流，风电机组启动；

步骤2，在风电机组启动后，首先控制所述定子侧变流器将发电机定子发出的频率和幅值均可变化的交流电进行整流、升压稳压，当所述定子侧变流器的直流侧电压U_A等于所述转子侧变流器的直流侧电压U_B时，闭合所述第一接触器；其次控制所述网侧直流变流器使其工作于升压模式，当其输出电压U_D等于直流电网电压U_bus时，闭合所述第二接触器，将双馈型发电机发出的功率输送至直流电网；

步骤3，风电机组并网后，在正常运行情况下，使所述网侧直流变流器工作于定功率控制模式，确保所述定子侧变流器输出电压U_A维持稳定；同时采用功率波动抑制方法，控制所述第一功率变换器、所述第三功率变换器使其根据功率平稳输出指令和双馈型风电机组输出功率情况分别对所述第一储能设备、第二储能设备进行充放电，实现系统功率平稳输出；

步骤4，在电网发生电压跌落的情况下，采用电压跌落故障控制方法，分别控制所述第一功率变换器、所述第二功率变换器、所述第三功率变换器和所述转子侧变流器工作于电压跌落故障控制模式，控制所述网侧直流变流器切换至定直流电压控制模式；当电网电压恢复正常后，采用电压恢复控制方法，使所述风电机组逐步恢复正常，并转至步骤3；

步骤5，在电网发生过电压的情况下，使所述第三功率变换器工作于过电压故障控制模式，对所述第二储能设备进行充电，使其作为直流输电线路的快速放电装置，对直流电网电压进行钳位，抑制过电压，确保直流电网电压U_bus稳定；

步骤6，在直流输电线路断线的情况下，首先使所述网侧直流变流器切换至定直流电压控制模式；其次使所述第二功率变换器工作于整流状态，对所述第一储能设备进行充电，同时使所述第三功率变换器工作于过电压故障控制模式，对所述第二储能设备进行充电，抑制过电压；第三，使所述转子侧变流器切换至断线故障控制模式，使风力发电机输出功率为零，并停机；第四，使所述定子侧变流器、所述第二功率变换器停机，闭锁所述网侧直流变流器，断开所述第二接触器，使所述第三功率变换器停机，进行线路检修。