[发明专利]一种含储能的全功率变换风电机组控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种含储能的全功率变换风电机组控制系统及方法，该系统包括：机侧变流器、网侧变流器及储能变流器；机侧变流器分别与永磁同步发电机及网侧变流器相连；机侧变流器采用最大功率跟踪控制的基础上加入惯量响应控制环路，将风轮惯量传递到电网侧；网侧变流器采用惯性同步控制策略，以使直流侧电压自主感知电网频率波动；储能变流器与直流侧相连；用于根据直流侧电压所感知的电网频率来吸收或发出功率参与电网一次调频。通过本发明，能够使电压源控制的风电机组同时具有参与一次调频与惯量响应功能。

技术领域

本发明涉及电学技术领域，特别涉及一种含储能的全功率变换风电机组控制系统及方法。

背景技术

全功率变换机组风力发电系统，风电机组主要包括：风轮、永磁同步发电机、机侧变流器、网侧变流器。全功率变换机组的网测变流器通常采用基于电网电压定向的矢量控制方式，由于背靠背变流器的隔离作用，使得风轮的物力惯量无法被传递到电网，全功率变换机组对电网不体现惯量。另外，在弱电网条件下矢量控制的全功率风电机组存在谐波振荡等交互失稳问题，危及其安全稳定运行。

现有技术中，申请号为：201811124760.8的中国发明专利，公开了一种电压源型控制的全功率风电机组，其并网系统结构如图1所示，其中机侧变流器采用基于转子磁链定向的矢量控制，网测变流器采用“惯性同步”控制。在网测变流器控制环路中，直流侧电压的标幺值输入到积分控制器，该控制器的输出作为网侧变流器输出电压u_g的相位θ用于脉冲宽度调制(PWM)。可以通过调节调制电压幅值来控制网侧变流器输出的无功功率PWM模块基于θ，和生成三相开关信号sabc。机侧变流器采用功率外环、电流内环的双环控制结构，根据风轮转速产生最优功率参考值实现最优功率控制。

其中，风电机组直流侧电压能够自主感知电网频率变化。惯量传递控制器通过检测直流电压的变化率，并将变化率乘以惯量传递系数K_C，该结果乘以-1即为惯量传递控制器的输出值加上最大功率控制器的输出值作为有功功率参考值惯量传递控制环路将风轮惯量传递到电网侧，能够实现风电机组对电网的惯量响应功能，无法实现参与电网的一次调频功能。

因此，有必要研究一种风电机组控制系统及方法，使其同时具备惯量响应、参与电网一次调频的功能。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提出一种含储能的全功率变换风电机组控制系统及方法，能够使电压源控制的风电机组同时具有参与一次调频与惯量响应功能。

为解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种含储能的全功率变换风电机组控制系统，其包括：机侧变流器、网侧变流器以及储能变流器；其中，

所述机侧变流器分别与永磁同步发电机以及网侧变流器相连；

所述机侧变流器采用最大功率跟踪控制的基础上加入惯量响应控制环路，将风轮惯量传递到电网侧；

所述网侧变流器采用惯性同步控制策略，以使直流侧电压自主感知电网频率波动；

所述储能变流器与直流侧相连；所述储能变流器用于根据直流侧电压所感知的电网频率来吸收或发出功率参与电网一次调频。

较佳地，所述储能变流器包括：电池以及储能单元；其中，

所述储能单元包括：第一功率开关器件、第二功率开关器件以及滤波电感；

所述电池的负极与所述第二功率开关器件的源极相连，所述电池的正极与所述滤波电感的一端相连；

所述滤波电感的另一端分别与所述第一功率开关器件的源极以及所述第二功率开关器件的漏极相连；

所述第一功率开关器件的源极与所述第二功率开关器件的漏极相连；