[发明专利]风电场超级电容储能型统一电能质量调节器

摘要

风电场超级电容储能型统一电能质量调节器。包括：补偿变压器、串联补偿器、并联补偿器、限流电路、超级电容器组、双向DC/DC斩波电路、信号采集调理电路、控制电路和驱动电路。本发明有两种控制模式，功率调节模式和低电压穿越模式。功率调节模式下，可以改善风电机组输出电能质量，低电压穿越模式下，即故障条件下，可保持风机出口电压不降低，保护风机系统免受过电流影响，直到电压恢复实现低电压穿越。可以将故障阶段风机产生电能储存在超级电容器组中，电网恢复正常后再输送给电网，避免了电能的浪费。具有通用性，可以应用到利用定速异步风机(FSIG)、同步直驱式风机(PMSG)和双馈式风机(DFIG)等各种风机发电的风电场。

主权项

1.一种风电场超级电容储能型统一电能质量调节器，其特征在于该调节器包括主电路和控制电路，主电路包括补偿变压器、串联补偿器、并联补偿器、限流电路、超级电容器组和双向DC/DC斩波电路；控制电路包括信号采集调理电路、双数字信号处理器（DSP）和驱动电路；其中，补偿变压器()，采用三个独立的单相变压器或采用三相耦合的三相变压器；串联补偿器，由三相全控桥串联变流器(SVSI)、第二滤波电感()和第二滤波电容()组成；并联补偿器，由三相全控桥并联变流器(PVSI)、第一滤波电感()和第一滤波电容()组成；限流电路，由限流电阻()和限流电感()串联后再与常开触点接触器(K)并联组成，用于限制超级电容器组的充电电流和过电压；补偿变压器副边串接于风电系统和升压变压器之间，原边经第二滤波电感()和第二滤波电容()后接至三相全控桥串联变流器(SVSI)交流侧，三相全控桥串联变流器直流侧接直流母线，三相全控桥并联变流器(PVSI)直流侧也接直流母线，三相全控桥并联变流器交流侧经第一滤波电感()和第一滤波电容()并接升压变压器低压侧；超级电容器组()，作为能量存储装置，经限流电路和双向DC/DC斩波电路后与直流母线并联连接；双向DC/DC斩波电路，由两个绝缘栅双极型晶体管反并联二极管构成的模块、储能电感(L)和直流母线电容器()组成，输入端经限流电路接超级电容器组两端，输出端并接于直流母线上，用于超级电容器组端电压的变换；信号采集调理电路，由信号采集电路和信号调理电路组成，信号采集电路通过霍尔传感器采集电压和电流信号后经过信号调理电路输出为控制芯片DSP可接受范围内的电压信号；其中信号采集电路包括电压信号采集电路和电流信号采集电路，电压信号采集电路采用霍尔电压传感器，共8路，分别实时采集风电系统机端出口三相电压、升压变压器低压侧三相电压、直流母线电压和超级电容组端电压；电流信号采集电路采用霍尔电流传感器，共7路，分别实时采集升压变压器低压侧三相电流信号、实际补偿三相电流信号和双向DC/DC斩波电路中储能电感(L)的电流；双数字信号处理器(DSP)，将信号采集调理电路输出的电压信号经过DSP内部的模数转换器(ADC)转换为数字信号，通过事件管理器EV输出PWM信号送给驱动电路，通过I/O口输出对接触器K的开关信号；DSP工作在主从模式，DSP芯片之间具有数据通讯功能；驱动电路，由专用的IGBT驱动模块组成，用于隔离放大PWM信号以驱动装置中IGBT的开通和关断。