一種基于電池儲能的風電場低電壓穿越控制系統技術方案

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于風力發電
，具體涉及一種用于解決風電場低電壓穿越的控制方法。
技術介紹
由于風電具有節約電力系統運行成本、無污染等優點，近年來在許多國家得到了快速發展。隨著大規模風電并網，提高風電系統在電網故障情況下的運行能力變得尤為重要，為此風電并網運行導則要求風電機組在電網電壓跌落期間應具備低電壓穿越(LVRT)能力。由于目前風力發電機組本身的低電壓穿越能力較弱，所以風電場LVRT問 題已成為國內外研究熱點。實現LVRT方法主要有兩種，一種是改進變流器的控制策略，這種方法一般適用于電壓小幅跌落情況。當電網發生嚴重故障情況下，單靠改進變流器控制策略的方法很難實現LVRT，必須增加硬件控制電路，所以另一種方法是通過增加硬件控制電路，如在轉子側增加Crowbar電路來實現。作為可靈活調節的電池儲能系統既能平滑風電功率輸出，也可以有效提聞風電場的LVRT能力。因此，需要一種新的基于電池儲能系統的風電場低電壓穿越控制系統以解決上述問題。
技術實現思路
專利技術目的本專利技術針對現有技術中風電場低電壓穿越控制方法的不足，提供一種基于電池儲能系統的風電場低電壓穿越控制方法。技術方案為解決上述技術問題，本專利技術的基于電池儲能系統的風電場低電壓穿越控制方法采用如下技術方案一種基于電池儲能的風電場低電壓穿越控制系統，其特征在于，包括數據采集器、數據分析器、控制模塊、平滑控制模塊、電池儲能系統、AC/DC變流器、風電場和電網，所述數據采集器連接所述數據分析器，所述數據分析器連接所述控制模塊和平滑控制模塊，所述控制模塊和所述平滑控制模塊均連接所述AC/DC變流器，所述電池儲能系統連接所述AC/DC變流器，所述風電場和電網相連并連接所述AC/DC變流器；所述數據采集器用于采集風電場和電池儲能系統PCC點電壓Vpcc，并將所述PCC點電壓Vpcc輸入所述數據分析器；所述數據分析器用于將所述PCC點電壓Vpcc與PCC點的電壓設定值Vref進行比較當VpCC〈Vref時，所述控制模塊發揮作用，所述控制模塊控制所述電池儲能系統投入低電壓穿越控制策略；當Vpcc=Vref時，所述平滑控制模塊發揮作用，所述平滑控制模塊控制所述電池儲能系統投入平滑控制策略。其中PCC點電壓即公共連接點電壓。有益效果本專利技術的基于電池儲能的風電場低電壓穿越控制系統從電池儲能系統出發，對風/儲能系統公共連接點(PCC)電壓進行分析，對電池的運行狀況進行控制，以達到滿足風電系統低電壓穿越控制能力。優選的，所述平滑控制模塊包括電池充放電選擇器，將風電場輸出功率P與設定的風電場輸出功率最大值Pmax和最小值Pmin進行比較，當P > Pmax時，電池充放電選擇器控制電池儲能系統充電；iP<Pmin時，電池充放電選擇器控制電池儲能系統放電，從而實現平滑控制策略。優選的，所述控制模塊根據PCC點電壓Vpcc的動態變化，并動態跟蹤設定值Vref，調節PWM控制的調制波幅值和調制波相位，得到PWM控制的調制波信號并與三角載波信號進行PWM控制,從而實現低電壓穿越控制策略。PWM控制(即Pulse Width Modulation-脈寬調制或脈沖寬度調制)脈沖寬度調制(PWM)是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術，廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領域中。優選的，所述控制模塊包括PI調節器和模糊PI控制器，有功參考電流idMf經過所述PI調節器并增加耦合電壓id L得到PWM控制的調制波幅值A，有功參考電流idMf =Pref/V,其中，V為電池輸出電壓有效值，Pref為有功功率參考值；PCC點電壓Vpcc動態跟蹤 設定值Vref，經過所述模糊PI控制器產生無功電流參考量i_f，再經過所述PI調節器并增加耦合電壓得到PWM控制的調制波相位α，通過上述控制可得到PWM控制的調制波信號Acos (ω t+ α )。本專利技術通過觀測PCC點電壓動態跟蹤控制其設定值，采用有功、無功解耦PI控制算法，并考慮傳統PI控制動態差等欠缺，將模糊控制策略應用于其中。通過跟蹤控制并網點電壓參考值，經過模糊PI控制器調節PWM控制中的調制波信號幅值和相位，得到PWM控制的調制波信號，以實現風電場低電壓穿越控制的目的。優選的，所述AC/DC變流器采用IGBT開關，將PWM控制的調制波信號與幅值為±1的三角載波信號比較，得到脈沖信號，所述脈沖信號即為PWM控制信號，所述PWM控制信號用于控制所述AC/DC變流器IGBT開關的狀態。本專利技術采用由全控型功率開關器件IGBT組成的三相橋式電路的PWM控制技術，它有效減少變流器的無功損耗，有益電池參與系統低電壓穿越控制。IGBT開關屬于全控型功率開關器件，具有驅動功率小、飽和壓降低、開關速度快等優點，而被廣泛應用于600V及以上的變流系統。優選的，所述控制模塊還包括模糊邏輯推理器，模糊PI控制方法包括以下步驟I)、當PCC點電壓受到擾動時，產生一個誤差e ；2)、經過所述模糊邏輯推理器產生PI參數調節增量ΛΚρ、Aki ； [K' =Kp+^Kp3)、根據式P整定PI參數值Kp、ki;得到所述模糊PI控制器的參數整定值K' p、k' i，將參數整定值K' p、k' i作為所述模糊PI調節器新的參數值。優選的，所述模糊邏輯推理器的輸入及輸出均采用三角形隸屬函數建立模糊規則。附圖說明圖I為本專利技術基于電池儲能的風電場低電壓穿越控制系統的結構示意圖；圖2為本專利技術基于電池儲能的風電場低電壓穿越控制系統中控制模塊的結構示意圖；圖3為本專利技術基于電池儲能的風電場低電壓穿越控制系統中平滑控制模塊的結構示意圖4為應用軟件PSCAD構建的本專利技術控制系統在未增加電池儲能系統下PCC點電壓動態響應；圖5為應用軟件PSCAD構建的本專利技術控制系統在未增加電池儲能系統下雙饋感應風力發電機定、轉子A相電流的動態響應；圖6為應用軟件PSCAD構建的本專利技術控制系統在增加電池儲能系統下PCC點電壓的動態響應；圖7為應用軟件PSCAD構建的本專利技術控制系統在增加電池儲能系統下雙饋感應風力發電機定、轉子A相電流的動態響應；圖8為應用軟件PSCAD構建的本專利技術控制系統在增加電池儲能系統下電池儲能系統無功響應； 具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本專利技術，應理解這些實施例僅用于說明本專利技術而不用于限制本專利技術的范圍，在閱讀了本專利技術之后，本領域技術人員對本專利技術的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。請參閱圖I所示，本專利技術基于電池儲能的風電場低電壓穿越控制系統的整體結構框圖，該控制系統包括數據采集器I、數據分析器2、控制模塊3、平滑控制模塊4、電池儲能系統5、AC/DC變流器6、風電場7以及電網8。通過數據采集器I得到風電場7、電池儲能系統5 (風/儲系統)PCC點電壓Vpcc (即并網點電壓)，并將其輸入數據分析器2與PCC點電壓設定值Vref進行比較分析。判定電池投切運行狀態，當系統出現故障，即VpCC〈Vref時，電池儲能系統5投入低電壓穿越控制策略，此時控制模塊3起作用；當系統正常運行，即Vpcc=Vref時，電池儲能系統5投入平滑控制策略，此時平滑控制模塊4起作用。該控制策略基于風電場輸出功率P與設定的風電場輸出功率最大本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于電池儲能的風電場低電壓穿越控制系統，其特征在于，包括數據采集器（1）、數據分析器（2）、控制模塊（3）、平滑控制模塊（4）、電池儲能系統（5）、AC/DC變流器（6）、風電場（7）和電網（8），所述數據采集器連接所述數據分析器，所述數據分析器連接所述控制模塊（3）和平滑控制模塊（4），所述控制模塊（3）和所述平滑控制模塊（4）均連接所述AC/DC變流器（6），所述電池儲能系統（5）連接所述AC/DC變流器，所述風電場（7）和電網（8）相連并連接所述AC/DC變流器（6）；所述數據采集器（1）用于采集風電場（7）和電池儲能系統（5）PCC點電壓Vpcc，并將所述PCC點電壓Vpcc輸入所述數據分析器（2）；所述數據分析器（2）用于將所述PCC點電壓Vpcc與PCC點的電壓設定值Vref進行比較：當Vpcc

【技術特征摘要】
1.一種基于電池儲能的風電場低電壓穿越控制系統，其特征在于，包括數據采集器(I)、數據分析器(2)、控制模塊(3)、平滑控制模塊(4)、電池儲能系統(5)、AC/DC變流器(6)、風電場(7)和電網(8)，所述數據采集器連接所述數據分析器，所述數據分析器連接所述控制模塊(3)和平滑控制模塊(4)，所述控制模塊(3)和所述平滑控制模塊(4)均連接所述AC/DC變流器(6 )，所述電池儲能系統(5 )連接所述AC/DC變流器，所述風電場(7 )和電網(8 )相連并連接所述AC/DC變流器(6 );所述數據采集器(I)用于采集風電場(7 )和電池儲能系統(5)PCC點電壓Vpcc，并將所述PCC點電壓Vpcc輸入所述數據分析器(2);所述數據分析器(2 )用于將所述PCC點電壓Vpcc與PCC點的電壓設定值Vref進行比較當Vpcc〈Vref時，所述控制模塊(3)發揮作用，所述控制模塊(3)控制所述電池儲能系統(5)投入低電壓穿越控制策略；當Vpcc=Vref時，所述平滑控制模塊(4 )發揮作用，所述平滑控制模塊(4 )控制所述電池儲能系統(5)投入平滑控制策略。2.如權利要求I所述的基于電池儲能的風電場低電壓穿越控制系統，其特征在于，所述平滑控制模塊(4)包括電池充放電選擇器(12)，將風電場(7)輸出功率P與設定的風電場輸出功率最大值Pmax和最小值Pmin進行比較，當P>Pmax時，電池充放電選擇器(12)控制電池儲能系統(5)充電；當P < Pmin時，電池充放電選擇器(12)控制電池儲能系統(5)放電，從而實現平滑控制策略。3.如權利要求I所述的基于電池儲能的風電場低電壓穿越控制系統，其特征在于，所述控制模塊(3)包括模糊PI控制器(10)，根據PCC點電壓Vpcc的動態變化，利用所述模糊PI控制器(10)動態跟蹤PCC點的電壓設定值Vrefdff PWM控...

【專利技術屬性】
技術研發人員：潘文霞，何海平，傅中興，吳雨，吳松鶴，郭歡，馮博，張陽，孫成祥，朱建紅，
申請(專利權)人：河海大學，
類型：發明
國別省市：