[发明专利]一种风力发电系统供电控制装置

权利要求书

1.一种风力发电系统供电控制装置，其特征在于，所述风力发电系统包括风轮机，所述风轮机依次连接双馈风力发电机、变压器、整流电路、boost变换器、直流线缆、并网供电接口；所述供电控制装置包括采集模块、控制器、驱动模块；所述采集模块，用于采集风力发电系统的供电接口的第一电流Io和第一电压Vo；以及风力发电系统的风轮机输出的第二电流Ii；

所述控制器根据采集的数据进行分析处理，根据相位差值及频率差值，确定风轮机的运行模式，并输出控制指令到所述驱动模块，所述驱动模块驱动风轮机改变运行模式；所述控制器包括等值模块、计算模块、比较模块、指令输出模块；所述等值模块用于根据风力发电系统的固有参数进行等值，形成仿真模型；所述计算模块用于计算第一电压Vo和第一电流Io之间的第一相位相角θ_o以及供电端的第一频率；所述比较模块用于计算所述第一相位与预设的相位差值以及第一频率与预设频率的频率差值；所述指令输出模块用于输出控制风轮机改变运行模式的控制指令；所述指令输出模块包括第一无线通信模块、第四无线通信模块，所述第一无线通信模块与所述驱动模块的第二无线通信模块建立无线通信信号，用于将控制指令无线的发送到所述驱动模块；所述采集模块包括传感器、第三无线通信模块、无线电能供电模块；所述无线电能供电模块无线的感测所述并网供电接口处的电能，给传感器和所述第三无线通信模块供电，所述第三无线通信模块将传感器检测的数据传输到所述第四无线通信模块；所述计算模块通过如下方式计算所述第一相位相角θ_o：

V_icosδ_i-RI_ocosθ_o+XI_osinθ_o＝V_o

V_isinδ_i-XI_ocosθ_o-RI_osinθ_o＝0

I_o＝min(Io1,Io2)

其中，δ_i为V_i和V_o之间的相角差，θ_o为Io和Vo之间的相角差，θ_m为测量的第一电流Io相位角，R为风轮机到电网之间的电阻，X为风轮机到电网之间的电抗，风轮机到电网之间的阻抗满足：Z＝R+jX，Vi为风轮机输出电压。

2.如权利要求1所述的风力发电系统供电控制装置，其特征在于：所述相位差值、频率差值分别为：

Δθ＝|θ_o-θ_t|

Δf＝|f-50|

其中，θ_t为控制并网时设定的电流和电压之间的相位，当Δθ大于5度时，且当Δf大于1时，则相应调整锁相环模块，风轮机的风叶倾斜角度、接触风的面积、转速；当Δθ小于5度时，且当Δf大于1时，则调整风轮机的风叶倾斜角度、接触风的面积、转速；当Δθ大于5度时，且当Δf小于1时，则相应调整锁相环模块，f为电网实际频率。

3.如权利要求2所述的风力发电系统供电控制装置，其特征在于：所述风轮机输出电压Vi通过如下方式控制：

其中，ef为风轮机发电效率，∈为风轮机最大速度的比率，β为风叶倾斜角度，ρ为空气密度，S为风轮机叶片接触风的面积，W_speed为风速，ω为风轮机旋转速度，R’为风轮机叶片半径。

4.如权利要求3所述的风力发电系统供电控制装置，其特征在于：根据所述θ_t确定给定的风轮机转速ω^*，将风轮机当前转速ω与ω^*取差值后通过PI控制器求取电流偏差值，根据所述电流偏差值调整所述风轮机风叶倾斜角度β，使风轮机的输出电压Vi跟踪电网需求电压，输出相位跟踪所述相位θ_t。