CN108092292A - 储能设备的风电转换系统 - Google Patents
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Abstract
储能设备的风电转换系统属于新能源技术领域，尤其涉及一种储能设备的风电转换系统。本发明提供一种运行稳定的储能设备的风电转换系统。本发明包括风机、永磁同步发电机、桥式可控整流器、DC/DC双向变换器、液流电池、可变负载风轮、PMSG；所述可变负载风轮机捕捉风能，将风能转换成机械能；所述PMSG将机械能转化为电能，产生可变的交流电压；通过控制桥式整流器控制电机的电流，控制其转矩及转速；所述双向DC/DC变换器对液流电池充放电控制，并维持直流母线电压恒定PMSG输出的交流电通过桥式可控整流器输出直流电，连接到直流母线上，通过控制PWM信号控制PMSG的转子电流。
Description
技术领域
本发明属于新能源技术领域，尤其涉及一种储能设备的风电转换系统。
背景技术
风力发电是把风的动能转为电能。风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。为了克服风能的不稳定性给用电产生的影响，可以将风力发电技术与储能技术结合，提高电能质量。在风能充裕时，将剩余的电能储存到储能装置中；在弱风时，储能装置释放电能供应负载用户。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提供一种运行稳定的储能设备的风电转换系统。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括风机、永磁同步发电机、桥式可控整流器、DC/DC双向变换器、液流电池、可变负载风轮、PMSG；
所述可变负载风轮机捕捉风能，将风能转换成机械能。
所述PMSG将机械能转化为电能，产生可变的交流电压；通过控制桥式整流器控制电机的电流，控制其转矩及转速。
所述双向DC/DC变换器对液流电池充放电控制，并维持直流母线电压恒定
PMSG输出的交流电通过桥式可控整流器输出直流电，连接到直流母线上，通过控制PWM信号控制PMSG的转子电流。
所述双向DC/DC变换器将蓄电池并联到直流母线上，对蓄电池的充放电电流进行控制液流电池以饥离子榕液作为电极活质，通过改变正负极活性物质中不同价态的饥离子的比例来储存和释放电能。
当发电装置的功率超过额定输出功率时，通过对液流电池充电，将电能转化为化学能储存在不同价态的饥离子中；当发电装置不能满足额定功率时，液流电池开始放电，把储存的化学能转化为电能。
作为一种优选方案，本发明所述双向DC/DC变换器正向工作时，驱动第一开关管工作，第二开关管截止，构成升压斩波电路，DC/DC变换器处于Boost状态；双向DC/DC变换器反向工作时，开关管不工作，构成降压斩波电路，DC/DC变换器处于Buck状态。
作为另一种优选方案，本发明当风速小于额定风速时，对发电机转速的控制进行控制，跟踪最大风能；将不同风速下的最大输出功率点连接起来，得到风力机输出机械功率的最佳功率曲线；输出功率与发电机转速有关，通过对转速的控制来跟踪最佳功率曲线。
另外，本发明对液流电池控制为通过控制双向DC/DC变换器对电池进行充电，保持母线电压。
本发明有益效果。
本发明以液流电池作为储能装置，设计了最大风能捕获控制和电池的双向DC/DC变换器控制方法。双向DC/DC变换器使直流母线电压保持稳定，对电池
进行充放电控制。在负载不变风速变化，以及负载变化风速不变两种情况进行了仿真分析，其仿真结果表明了设计的系统能为负载功率的变化和风速的变化提供快速响应，有效地提高了供电质量。
附图说明
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明系统结构框图。
图2是本发明系统功率曲线图。
具体实施方式
如图所示，本发明包括风机、永磁同步发电机、桥式可控整流器、DC/DC双向变换器、液流电池、可变负载风轮、PMSG。
所述可变负载风轮机捕捉风能，将风能转换成机械能。
所述PMSG将机械能转化为电能，产生可变的交流电压；通过控制桥式整流器控制电机的电流，控制其转矩及转速。
所述双向DC/DC变换器对液流电池充放电控制，并维持直流母线电压恒定
PMSG输出的交流电通过桥式可控整流器输出直流电，连接到直流母线上，通过控制PWM信号控制PMSG的转子电流。
所述双向DC/DC变换器将蓄电池并联到直流母线上，对蓄电池的充放电电流进行控制液流电池以饥离子榕液作为电极活质，通过改变正负极活性物质中不同价态的饥离子的比例来储存和释放电能。
当发电装置的功率超过额定输出功率时，通过对液流电池充电，将电能转化为化学能储存在不同价态的饥离子中；当发电装置不能满足额定功率时，液流电池开始放电，把储存的化学能转化为电能。
所述双向DC/DC变换器正向工作时，驱动第一开关管工作，第二开关管截止，构成升压斩波电路，DC/DC变换器处于Boost状态；双向DC/DC变换器反向工作时，开关管不工作，构成降压斩波电路，DC/DC变换器处于Buck状态。
本发明当风速小于额定风速时，对发电机转速的控制进行控制，跟踪最大风能；将不同风速下的最大输出功率点连接起来，得到风力机输出机械功率的最佳功率曲线；输出功率与发电机转速有关，通过对转速的控制来跟踪最佳功率曲线。
本发明对液流电池控制为通过控制双向DC/DC变换器对电池进行充电，保持母线电压。
本发明液流电池以饥离子榕液作为电极活质，通过改变正负极活性物质中不同价态的饥离子的比例来储存和释放电能。当发电装置的功率超过额定输出功率时，通过对液流电池充电，将电能转化为化学能储存在不同价态的饥离子中；当发电装置不能满足额定功率时，液流电池开始放电，把储存的化学能转化为电能，保证电功率的稳定输出。
通过试验可知，风速在5s时从12m/s变到7m/s,15s时再从7m/s变到12m/s，负载功率为4kW。风机的初始输出功率3kW，不能完全供应给负载的需求，此时蓄电池放电，保证负载所需。当5s时，风速降到7m/s，风机输出功率继续减少，蓄电池放电功率增加，供给负载。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。
Claims (4)
1.储能设备的风电转换系统，包括风机、永磁同步发电机、桥式可控整流器、DC/DC双向变换器、液流电池、可变负载风轮、PMSG；
其特征在于所述可变负载风轮机捕捉风能，将风能转换成机械能；
所述PMSG将机械能转化为电能，产生可变的交流电压；通过控制桥式整流器控制电机的电流，控制其转矩及转速；
所述双向DC/DC变换器对液流电池充放电控制，并维持直流母线电压恒定
PMSG输出的交流电通过桥式可控整流器输出直流电，连接到直流母线上，通过控制PWM信号控制PMSG的转子电流；
所述双向DC/DC变换器将蓄电池并联到直流母线上，对蓄电池的充放电电流进行控制液流电池以饥离子榕液作为电极活质，通过改变正负极活性物质中不同价态的饥离子的比例来储存和释放电能；
当发电装置的功率超过额定输出功率时，通过对液流电池充电，将电能转化为化学能储存在不同价态的饥离子中；当发电装置不能满足额定功率时，液流电池开始放电，把储存的化学能转化为电能。
2.根据权利要求1所述储能设备的风电转换系统，其特征在于所述双向DC/DC变换器正向工作时，驱动第一开关管工作，第二开关管截止，构成升压斩波电路，DC/DC变换器处于Boost状态；双向DC/DC变换器反向工作时，开关管不工作，构成降压斩波电路，DC/DC变换器处于Buck状态。
3.根据权利要求1所述储能设备的风电转换系统，其特征在于当风速小于额定风速时，对发电机转速的控制进行控制，跟踪最大风能；将不同风速下的最大输出功率点连接起来，得到风力机输出机械功率的最佳功率曲线；输出功率与发电机转速有关，通过对转速的控制来跟踪最佳功率曲线。
4.根据权利要求1所述储能设备的风电转换系统，其特征在于对液流电池控制为通过控制双向DC/DC变换器对电池进行充电，保持母线电压。
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN108092292A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112666329A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-16 | 大连海事大学 | 一种搭载风力发电机的无人水质监测船 |
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2016
- 2016-11-22 CN CN201611029473.XA patent/CN108092292A/zh active Pending
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