[發明專利]永磁直驅風力發電系統參與電網頻率調節的方法

有效

• 申請號: 201310565729.9
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN103715712A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 姚駿;劉奧林;周特;曾欣
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/30;H02J3/24
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

1.永磁直驅風力發電系統參與電網頻率調節的方法，其特征在于，本方法同時包含對發電機側變換器的控制、電網側變換器的控制以及儲能單元側變換器的控制，各變換器的控制分別為：?

（A）發電機側變換器的控制：?

發電機側變換器采用矢量控制策略，其控制電壓和直流鏈電壓u_dc通過空間矢量調制產生發電機側變換器PWM驅動信號；?

（B）電網側變換器的控制為：?

電網側變換器采用矢量控制策略，以功率外環控制方式穩定直流鏈電壓，以反映飛輪側變換器瞬時功率的P_f/e_gd與反映發電機側變換器瞬時功率的P_e/e_gd兩者之和作為前饋補償量；?

電網側變換器的控制電壓和直流鏈電壓u_dc通過空間矢量調制產生電網側變換器PWM驅動信號；?

（C）儲能單元變換器的控制步驟為：?

C1)利用電流霍爾傳感器采集永磁同步發電/電動機的三相定子電流信號，電流信號為i_fa，i_fb，i_fc；?

C2)利用轉子位置傳感器檢測飛輪電機轉子位置及轉速ω_f，根據和ω_f計算得到永磁同步電機轉子電角速度p_fω_f及轉子電角度p_f為永磁同步飛輪驅動電機極對數；?

C3)利用采集的三相定子電流i_fa，i_fb，i_fc和轉子位置實現坐標變換，將飛輪電機三相定子電流從靜止三相abc坐標系變換到dq同步旋轉坐標軸系，采用恒功率變換得到i_fd和i_fq；?

C4)利用鎖相環PLL檢測得到電網頻率f；?

C5)利用系統工頻作為頻率給定信號f^*，將f^*和步驟C4)得到的f做比例微分控制得到飛輪電機有功給定，飛輪電機有功給定計算方程為：?

式中，K_pf為飛輪電機功率環比例系數，τ_df為飛輪電機功率環微分時間常數；?

C6)采用轉子磁場定向的矢量控制方式，此時飛輪電機側變換器d軸電流給定為零，q軸電流給定通過d、q軸電流給定以及恒功率變換所得的d、q軸實際電流i_fd、i_fq，采用交叉耦合控制方式得d、q軸控制電壓u_fd和u_fq，控制方程為：?

其中：K_p5、τ_i5、K_p6、τ_i6分別為定子d、q軸電流的PI輸出；L_fd、L_fq分別為定子d、q軸電感；ψ_f為轉子永磁體磁鏈；?

C7)通過電壓和電流計算飛輪電機輸出有功功率P_f，計算公式為P_f=u_fdi_fd+u_fqi_fq；?

C8)通過控制電壓再結合轉子位置角和直流鏈電壓u_dc經空間矢量調制SVM得儲能單元側變換器的PWM驅動信號以控制電機；?

C9)在電機加速到最高轉速時，切換電機的外環工作模式，將功率/電流閉環控制模式切換為轉速/電流閉環控制模式，轉速給定為飛輪電機額定轉速；該過程持續至飛輪電機獲得減速信號時，重新切換為功率/電流閉環控制模式；?

C10)在飛輪電機連續減速至零時，將轉速外環給定值設定為零，控制電機轉速為零，采用轉速/電流閉環控制實現飛輪電機在零速下運行，直至要求飛輪電機重新進入加速狀態，切換為功率/電流閉環控制模式。?