[發(fā)明專利]一種永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組全風(fēng)況下按給定功率控制的系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110294103.X
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102332728A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚勛瓊;唐佶;袁劍輝;鐘海麗
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙理工大學(xué)
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/18;H02P21/14;F03D7/04
• 代理公司: 長沙新裕知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43210
• 代理人: 劉熙

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源分布式發(fā)電技術(shù)中的永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組全風(fēng)況下按給定功率控制的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著風(fēng)電技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，風(fēng)能源供電不斷地增加，歐洲與美國均計劃在未來三十年后，使風(fēng)能源供應(yīng)電能占到整個電力工業(yè)發(fā)電量比例的20%以上。在這樣一種背景下，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)參與系統(tǒng)頻率、有功功率的調(diào)節(jié)、機(jī)組經(jīng)濟(jì)調(diào)度、以及電力市場運(yùn)作，必將成為發(fā)展趨勢，而按給定功率控制風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率是這些操作的關(guān)鍵技術(shù)。另一方面，由于風(fēng)能源是隨機(jī)的，間歇的，輸出功率的波動性比較大，因此，把給定功率值設(shè)定在基于預(yù)測的、風(fēng)能源的平均功率值上或小于平均值，進(jìn)行按給定功率的控制輸出，有助于平滑風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的波動，起到削峰平谷的作用，進(jìn)而有助于整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是一類有著各種類型的、復(fù)雜的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。變速永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)因其具有能量轉(zhuǎn)換效率高、系統(tǒng)可靠性高、并網(wǎng)功率控制靈活、風(fēng)渦輪機(jī)組簡單因而機(jī)械故障率低（不含或只含一二級齒輪變速箱）、故障穿越能力強(qiáng)等優(yōu)點，成為了世界風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域重要的研究和發(fā)展方向

目前，國內(nèi)外眾多學(xué)者對變速永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的核心控制部分做了廣泛而又深入的研究，研究的重點在于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速控制和基于轉(zhuǎn)速控制的最大風(fēng)功率追蹤的控制。但是，采用最大功率追蹤的功率控制方法，在全風(fēng)況情況下，由于風(fēng)能源的隨機(jī)性，間歇性，將導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的波動性大，對電網(wǎng)的影響大。近年來，已有學(xué)者提出了帶貯能裝置的恒定功率控制的控制思路，并運(yùn)用于帶有貯能裝置的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率控制系統(tǒng)中，如文獻(xiàn)[1]中描述（[1]Liyan?Qu,?Wei?Qiao.?Constant?Power?Control?of?DFIG?Wind?Turbines?With?Supercapacitor?Energy?Storage[J].?IEEE?Transactions?on?Industry?Applications，2011，47（1）：359-367），其原理是當(dāng)風(fēng)功率不足的時候，利用貯能裝置補(bǔ)償風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)額定功率輸出的不足，從而實現(xiàn)恒定額定功率輸出的功率平滑輸出。在這種方法中，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仍然采用的是按最大功率追蹤的功率控制方法，這樣，一方面，導(dǎo)致用于功率補(bǔ)償?shù)馁A能裝置的輸出功率的波動性較大，不利于貯能裝置的安全，穩(wěn)定運(yùn)行；另一方面，這種帶貯能裝置的恒定功率控制的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仍然無法實現(xiàn)按給定功率的控制，因而無法參與系統(tǒng)頻率、有功功率的調(diào)節(jié)、機(jī)組經(jīng)濟(jì)調(diào)度、以及電力市場運(yùn)作。由此可知，實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)按給定功率的功率控制是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容

為此，本發(fā)明的目的在于提供一種永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組全風(fēng)況下按給定功率控制的系統(tǒng)，以實現(xiàn)永磁風(fēng)電系統(tǒng)的功率平滑輸出，實現(xiàn)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)調(diào)度、以及電力市場運(yùn)作等功能。

實現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是：永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組全風(fēng)況下按給定功率控制的系統(tǒng)包括：測量濾波電路、獨立變槳功率控制電路、永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的AC-DC橋式整流器的功率控制電路、電網(wǎng)側(cè)DC-AC橋式逆變器的功率控制電路、三相鎖相電路、基于三相鎖相的實時功率計算電路、給定功率電路；

所述的三相鎖相電路的輸出端包含有兩種信號，即三相交流電壓的頻率信號和相位信號；所述的基于三相鎖相的實時功率計算電路的輸出端包含實時有功功率信號輸出端和實時無功功率信號輸出端；所述的給定功率電路的輸出端包含給定有功功率信號輸出端和給定無功功率信號輸出端；