[發明專利]帶冗余儲能的風電能量轉換系統及其應用模式與控制方法

有效

• 申請號: 201210259217.5
• 申請日: 2012-07-25
• 公開（公告）號: CN102748238A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 姚興佳;王曉東;劉穎明;王士榮;謝洪放;馬鐵強
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: F03D9/02
• 分類號: F03D9/02;H02J3/32;H02J9/06;H02J3/18
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍;周智博

1.帶冗余儲能的風電能量轉換系統，包括：輪轂、變槳系統、葉片、底座、發電機、變流器、冗余儲能電池、偏航系統、塔架，其特征在于：三支葉片安裝于輪轂之上，變槳系統安裝于輪轂之內并與葉片連接；塔架頂部通過偏航系統連接底座，底座上的發電機連接輪轂；發電機還連接至變流器和冗余儲能電池。

2.根據權利要求1所述的帶冗余儲能的風電能量轉換系統，其特征在于：發電機為高速發電機或低速發電機，當發電機為高速發電機時，該高速發電機通過齒輪箱和輪轂連接；當發電機為低速發電機時，該發電機和輪轂直接連接。

3.?根據權利要求2所述的帶冗余儲能的風電能量轉換系統，其特征在于：當發電機為低速發電機時，輪轂和發電機轉子直接通過法蘭連接，發電機定子和底架連接。

4.根據權利要求1所述的帶冗余儲能的風電能量轉換系統，其特征在于：冗余儲能電池與變流器通過直流母線連接。

5.根據權利要求1所述的帶冗余儲能的風電能量轉換系統，其特征在于：變流器為雙向儲能變流器，冗余儲能電池經過雙向儲能變流器和交流母線連接。

6.如權利要求1所述的帶冗余儲能的風電能量轉換系統的應用模式與控制方法，其特征在于：

????功率平滑模式及控制方法：

通過對冗余儲能電池的功率P_ess的動態控制對發電機輸出功率進行補償，從而抑制風電能量轉換系統的輸出P_out的波動；

冗余儲能功率補償的控制目標????????????????????????????????????????????????可以由風電場風功率預測系統給定，也可以通過對發電機輸出功率進行慣性濾波得出，對發電機輸出功率進行慣性濾波得出控制目標的方法為：

T為濾波的時間窗口，可以根據系統所在區域的風資源和電網具體情況確定，冗余儲能電池輸出的功率控制采用誤差反饋控制，P_ess為：

其中，K_p為控制器參數，T_p為控制周期。

7.如權利要求1所述的帶冗余儲能的風電能量轉換系統的應用模式與控制方法，其特征在于：

穩壓模式及控制方法如下：

通過帶儲能的風電能量轉換系統的動態無功控制來提高電網暫態電壓穩定性，防止電壓崩潰事故；在故障時提供動態無功支撐，加速故障后電壓恢復，減少低壓引起的負荷釋放；

在穩壓模式的無功功率控制采用以下方式：?

其中，V_re為電網參考電壓，V_g為測量電網電壓，K_g為無功功率控制參數，T_d為慣性常熟。

8.如權利要求1所述的帶冗余儲能的風電能量轉換系統的應用模式與控制方法，其特征在于：

????調頻模式及控制方法如下：

在風速變化導致發電機輸出功率大幅下降時短時提供有功功率的支撐，從而有利于維持系統的頻率穩定，冗余儲能電池的功率控制根據系統有功功率輸出參考值、電網參考頻率和實測頻率的誤差進行控制，冗余儲能電池的功率控制方法為：

????????????????

其中，f_re為電網參考頻率，f_N為電網額定頻率，K_G為功率控制參數。