一种减少风电波动的控制系统及方法_2

文档序号:9419689阅读:来源:国知局
第二IGBT的控制端信号相反,控制单元的 控制信号输出端输出的电力海绵脉宽调制信号可经外部反相器或者由控制单元内部生成 相反的电力海绵脉宽调制信号,然后将电力海绵脉宽调制信号和相反的电力海绵脉宽调制 信号对应输入第一IGBT的控制端和第二IGBT的控制端。
[0033] 进一步地,本发明所述的减少风电波动的控制系统中,所述电力海绵包括与交流 S相分别对应的S个全桥结构,其中每一个全桥结构均包括:第一IGBT、第二IGBT、第S IGBT、第四IGBTW及直流电容,其中所述第一IGBT的发射极连接所述第=IGBT的集电极, 所述第二IGBT的发射极连接所述第四IGBT的集电极,所述第一IGBT和第二IGBT的集电 极通过所述直流电容与所述第=IGBT和第四IGBT的发射极连接,第一IGBT的控制端和第 四IGBT控制端相连,第二IGBT的控制端和第SIGBT控制端相连,作为电力海绵的控制端 的所述第一IGBT和第SIGBT的控制端,其与对应相电力海绵脉宽调制信号对应的控制单 元的控制信号输出端相连,其中所述第一IGBT和第二IGBT的控制端的信号相反,第一IGBT 的发射极和第二IGBT的发射极串接在电网与阻性负载之间,所述直流电容两端的电压为 电力海绵的直流电压Udc。
[0034] 上述方案中,由于第一IGBT的控制端和第SIGBT的控制端信号相反,控制单元的 控制信号输出端输出的电力海绵脉宽调制信号可经外部反相器或者由控制单元内部生成 相反的电力海绵脉宽调制信号,然后将电力海绵脉宽调制信号和相反的电力海绵脉宽调制 信号对应输入第一IGBT的控制端和第=IGBT的控制端。
[0035] 相应地,本发明还提供了一种减少风电波动的控制方法,其包括步骤:
[0036] 在电网的接入风力发电机侧接入电力海绵,该电力海绵连接电阻负荷;
[0037] 测量电网输入至电力海绵的交流电压心交流电流L,并由此得到交流电压幅值 &、交流电流幅值L、交流电压与交流电流的功角W及相位0,并进一步得到电阻负荷功 率Pl,其中巧?、巧& 4 *C狀卒》;
[0038] 从风力发电机获取风电功率P?,该风电功率Pw。经一阶惯性环节得到风力发电机 注入电网的功率IVw,将风电功率P?和风力发电机注入电网的功率Pww之差作为电阻负荷 功率参考值Plref;
[0039] 将电阻负荷功率参考值PkW和电阻负荷功率P1之差进行第一比例积分控制得到 电力海绵交流电压控制量Uq,其计算公式为 柳4〇]Uq= kpi*(Piref-Pi)+kii* / (Piref-Pi)化,其中kpi为第一比例积分控制的比例系数,k。为第一比例积分控制的积分系数;
[0041] 设定直流电压给定值Ud&。:,测量电力海绵的直流电压Ud。,将设定直流电压给定值 Uccuf和测量电力海绵的直流电压UDt之差进行第二比例积分控制得到电力海绵直流电压控 制量Ud,其计算公式为 阳0创Ud=kP2*OJDCref-UJ+k。* /OJDCref-UJ化,其中kp2为第二比例积分控制的比例系 数,k。为第二比例积分控制的积分系数;
[0043] 将电力海绵交流电压控制量Uq和电力海绵直流电压控制量Ud进行dq-abc派克反 变换,得到与交流=相分别对应的电力海绵脉宽调制信号U。、Ub、U。,并将其传输给所述电力 海绵的控制端,W控制电力海绵加在所述电阻负荷上的电压,从而控制电阻负荷功率Pl,W 平抑风电功率Pw的波动,使得风力发电机注入电网的功率为PWW。 阳044] 进一步地,本发明所述的减少风电波动的控制方法中,所述dq-油C派克反变换的 变换公式如下:
[0045]
[0046] 式中,0为相位角,其可由接收自交流电压检测装置的交流电压U郝接收自交流 电流检测装置的交流电流L得到。
[0047] 本发明所述的减少风电波动的控制方法,可自动控制电阻负荷功率Pi抵消输入风 电功率Pw的波动,使得风力发电机注入电网的功率为PWUf,从而趋于平稳。其具体控制原 理和上述系统是相同的,在此不再寶述。
[0048] 优选地,本发明所述的减少风电波动的控制方法中,所述第一比例积分控制的比 例系数kpi的范围取0 <kpi< 100,第一比例积分控制的积分系数k。的范围取0 <kii< 10。
[0049] 优选地,本发明所述的减少风电波动的控制方法中,所述第二比例积分控制的比 例系数kp2的范围取0 <kp2< 100,第二比例积分控制的积分系数ki2的范围取0 <ki2< 10。
[0050] 优选地,本发明所述的减少风电波动的控制方法中,所述一阶惯性环节的计算公 式为:
[0051]
[0052] 其中,一阶惯性环节参数Tl的范围取0 <T1<10。 阳053] 进一步地,本发明所述的减少风电波动的控制方法中,所述电力海绵包括与交流 =相分别对应的=个半桥结构,其中每一个半桥结构均包括:第一IGBT、第二IGBTW及直 流电容,其中所述第一IGBT的发射极连接所述第二IGBT的集电极,所述第一IGBT的集电 极通过所述直流电容与所述第二IGBT的发射极连接,作为电力海绵的控制端的所述第一 IGBT和第二IGBT的控制端,其与对应相电力海绵脉宽调制信号对应的控制单元的控制信 号输出端相连,其中所述第一IGBT和第二IGBT的控制端的信号相反,第二IGBT的集电极 和发射极串接在对应相的电网与阻性负载之间,所述直流电容两端的电压为电力海绵的直 流电压Udc。 阳054] 进一步地,本发明所述的减少风电波动的控制方法中,所述电力海绵包括与交流 S相分别对应的S个全桥结构,其中每一个全桥结构均包括:第一IGBT、第二IGBT、第S IGBT、第四IGBTW及直流电容,其中所述第一IGBT的发射极连接所述第=IGBT的集电极, 所述第二IGBT的发射极连接所述第四IGBT的集电极,所述第一IGBT和第二IGBT的集电 极通过所述直流电容与所述第=IGBT和第四IGBT的发射极连接,第一IGBT的控制端和第 四IGBT控制端相连,第二IGBT的控制端和第SIGBT控制端相连,作为电力海绵的控制端 的所述第一IGBT和第SIGBT的控制端,其与对应相电力海绵脉宽调制信号对应的控制单 元的控制信号输出端相连,其中所述第一IGBT和第SIGBT的控制端的信号相反,第一IGBT 的发射极和第二IGBT的发射极串接在电网与阻性负载之间,所述直流电容两端的电压为 电力海绵的直流电压Udc。
[0055] 本发明所述的减少风电波动的控制系统与现有技术相比,具有W下有益效果:
[0056] 1)控制器容量小,不用储能;
[0057] 。不弃风的同时低成本实现输出风力发电机注入电网的功率IVef平稳;
[005引本发明所述的减少风电波动的控制方法同样具有上述效果。
【附图说明】
[0059] 图1为本发明所述的减少风电波动的控制系统在一种实施方式下的结构示意图。
[0060] 图2为本发明所述的减少风电波动的控制系统在一种实施方式下的电力海绵的 拓扑图。
[0061] 图3为本发明所述的减少风电波动的控制系统在另一种实施方式下的电力海绵 的拓扑图。
[0062] 图4为本发明所述的减少风电波动的控制方法在一种实施方式下的控制原理图。
【具体实施方式】
[0063] 下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的减少风电波动的控制系 统及方法做进一步的解释和说明。 W64] 图1示意了本发明所述的减少风电波动的控制系统在一种实施方式下的结构。如 图1所示,本实施例中,风力发电机1将风能转化为电能输给电网;本实施例的减少风电波 动的控制系统包括:电力海绵2,其一端与风力发电机侧的电网相连,其另一端与电阻负荷 7相连;直流电压传感器5,其与电力海绵2的直流电容连接
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