[發明專利]基于模糊算法和DSP的混合儲能系統及功率平滑方法

有效

• 申請號: 201310462729.6
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN103501018A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 馬幼捷;鄧大龍;周雪松;李超;徐曉寧;谷海清;馬玲;梁歡;王彩明
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32
• 代理公司: 天津天麓律師事務所 12212
• 代理人: 王里歌

（一）技術領域：

本發明屬于智能電網中分布式能源接入電網的技術領域，特別是一種基于模糊算法和DSP（DigitalSignalProcessor——數字信號處理器）的混合儲能系統及功率平滑方法。

（二）背景技術：

隨著傳統能源的日益減少，電力系統中形成了一個新研究熱點——分布式發電技術（DistributedGenerationTechnology），分布式發電設備在并網時往往帶來很多問題，通過增加儲能裝置，可以減小風電場并網對系統穩定性產生的影響，對提高電能質量具有重要意義。風力發電是當今世界上可再生能源開發利用中技術最成熟、最具規模開發和商業化發展前景的發電技術。

但是，作為間歇式能源，風力發電不可為第一代電網利用的直接原因是其無法連續輸出功率的特性；目前我國既有的風力發電系統由于間歇性導致的功率無法穩定輸出的問題，使得其仍然無法大規模并網發電，只能就地消耗或者用于對電能質量要求不高的場所；但是，二代電網的建設已經啟動，風電大規模并網發電是大勢所趨，因此對風力發電功率平滑穩定的輸出的研究就顯得格外重要。

目前，已提出了多種方法來解決風電場輸出功率波動的平滑；有采用直接調節風力渦輪機運行狀態的方法來平滑其輸出功率，但該方法對功率調節能力有限；也有通過在全風速范圍內結合變槳距和變速控制來平滑發電機輸出有功功率，但該方法不能最大效率地利用風能。還有采用并聯靜止無功補償裝置調節無功波動，維持風力發電電網接入點電壓的穩定,但不能平滑有功功率波動；儲能技術的發展為風力發電大規模并網及改善風力發電性能提供了一種有效途徑，儲能既可平滑有功功率波動,又可調節無功功率，在很大程度上解決了風力發電的隨機性和波動性問題。

（三）發明內容：

本發明的目的在于提供一種基于模糊算法和DSP的混合儲能系統及功率平滑方法，它可以克服現有技術的不足，是一種可以應用于電力系統的功率平滑輸出領域，將蓄電池儲能技術與風力發電技術相結合，能夠減少風電場輸出功率波動對電網的影響，有利于改善并網風電場的穩定性的系統及方法。

本發明的技術方案：一種基于模糊算法DSP控制的混合儲能系統，其特征在于它包括主電路單元、同步信號檢測電路單元和DSP控制器；其中，所述同步信號檢測單元從主電路采集信號，其輸出端連接DSP控制器的輸入端；所述DSP控制器的輸出端與主電路相連。

所述主電路單元由無窮大電網、三相電力變壓器、濾波單元、雙向AC-DC變換器、雙向DC-DC變換器A、雙向DC-DC變換器B和混合儲能單元構成；其中，所述無窮大大電網的輸出端連接三相電力變壓器輸入端；所述三相電力變壓器輸出端連接濾波單元的輸入端；所述濾波單元的輸出端連接雙向AC-DC變換器的輸入端；所述雙向AC-DC變換器的輸出端分別連接兩個雙向DC-DC變換器的輸入端；所述的雙向DC-DC變換器A和雙向DC-DC變換器B分別連接混合儲能單元的輸入端。

所述混合儲能單元是由蓄電池組和超級電容器組構成；所述蓄電池組的輸入端與雙向DC-DC變換器A的輸出端連接；所述超級電容器的輸入端與雙向DC-DC變換器B的輸出端連接。

所述雙向DC-DC變換器A和雙向DC-DC變換器B能夠實現混合儲能系統和電網側能量的雙向流動，可以用來維持直流側的電壓和頻率的恒定，起到穩壓作用的由IGBT模塊構成的雙向DC-DC變換器。

所述DSP控制器由捕獲單元、轉換器ADCIN0、轉換器ADCIN1單元、驅動單元、PWM脈沖產生單元和模糊控制算法單元構成；其中，所述捕獲單元的輸入端接收同步信號檢測單元發出的三相電流和三相電壓信號，其輸出端連接模糊控制算法單元的輸入端；所述模糊控制算法單元的輸入端還與轉換器ADCIN0單元的輸出端，同時模糊控制算法單元還與轉換器ADCI1單元呈雙向連接，其輸出端與PWM脈沖產生單元的輸入端連接；所述驅動單元的輸入端接收來自PWM脈沖產生單元發出的脈沖信號，其輸出端連接雙向DC-DC變換器A單元的IGBT模塊；所述轉換器ADCIN0單元的輸入端采集雙向DC-DC變換器B出線端的電流信號；所述轉換器ADCIN1單元的輸入端采集雙向DC-DC變換器B出線端的電壓信號。

所述DSP控制單元是處理數據指令周期為50ns、采用數據并行處理技術的集成ADC轉換器、串行通訊協議、9路PWM發生接口和輸入輸出口的TI公司的TMS320F240DSP芯片。

一種基于模糊算法和DSP的混合儲能系統的功率平滑方法，其特征在于它是由以下步驟構成：