CN108092577A - 风力发电系统及其适用的控制方法 - Google Patents

风力发电系统及其适用的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108092577A
CN108092577A CN201611035867.6A CN201611035867A CN108092577A CN 108092577 A CN108092577 A CN 108092577A CN 201611035867 A CN201611035867 A CN 201611035867A CN 108092577 A CN108092577 A CN 108092577A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
wind
energy
energy storage
converter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201611035867.6A
Other languages
English (en)
Inventor
董明轩
王长永
邱爱斌
吕飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Delta Electronics Inc
Delta Optoelectronics Inc
Original Assignee
Delta Optoelectronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Delta Optoelectronics Inc filed Critical Delta Optoelectronics Inc
Priority to CN201611035867.6A priority Critical patent/CN108092577A/zh
Publication of CN108092577A publication Critical patent/CN108092577A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/04Control effected upon non-electric prime mover and dependent upon electric output value of the generator
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2101/00Special adaptation of control arrangements for generators
    • H02P2101/15Special adaptation of control arrangements for generators for wind-driven turbines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/76Power conversion electric or electronic aspects
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Abstract

本案关于一种风力发电系统及其适用的控制方法,该风力发电系统包含:风力发电机,包含转子绕组以及定子绕组;主断路器,电耦接于定子绕组以及电网之间;双模切换模块,电耦接于定子绕组,使风力发电系统于风速小一预设风速时执行全功率发电模式,于风速大于或等于预设风速时执行双馈发电模式;变换电路,电耦接于转子绕组与主断路器之间;以及储能模块,设置于主断路器及风力发电机之间,通过进行充电或放电之运作,以抑制不利于电网及风力发电系统的事件。

Description

风力发电系统及其适用的控制方法
技术领域
[0001]本案涉及一种风力发电系统,特别涉及一种可于全功率发电模式和双馈发电模式 进行切换,且通过储能模块的充电/放电的运作来抑制不利于电网及风力发电系统的事件 的风力发电系统及其适用的控制方法。
背景技术
[0002] 众所周知,目前的兆瓦级风力发电系统中主要包括两种风力发电机组,g卩,全功率 风力发电机组和双馈风力发电机组。换言之,当前的一种风力发电机组采用双馈发电模式, 而另一种风力发电机组采用全功率发电模式。一般来说,全功率风力发电机组主要由全功 率变换器和全功率发电机(如,永磁同步发电机、电励磁发电机、感应发电机)组成,其发电 运行范围宽,切入风速低,发电效率高,对电网的适应性好,然而,全功率变换器需要处理的 功率较大,进而对开关器件的应力要求高,高应力的开关器件对工艺是一个挑战,提高开关 器件的工艺,会造成价格的提升,因而全功率风力发电机和全功率变换器的价格较昂贵。双 馈风力发电机组主要由双馈感应发电机和双馈变换器组成,其相对于全功率风力发电机组 价格便宜,但在低风速下的发电效率较低。此外,双馈风力发电机组采用的双馈发电机本身 在低转速下的损耗较大,并且变流器中电子器件耐压受发电机转速范围限制,使得发电运 行范围窄。
[0003] 更甚者,目前的风力发电系统的控制策略乃是采用最大功率跟踪控制(Maxinmni power point tracking;MPPT),使风力发电机可以最大发电功率输出电能,然而此种控制 策略却对电网频率的变化没有响应,又随着风电渗透率越来越大,导致电网系统的惯性越 来越小,电网频率的波动将更为明显。因此为了改善此问题,目前的风力发电系统便利用风 力发电机来参与一次调频及惯量调频,亦即通过吸收和释放风力发电机之转子的动能,来 发出或吸收一部分有功功率,从而实现调频,以达到提高电网稳定性的目的。然而利用风力 发电机来进行调频却存在两个缺点,其中之一缺点为由于需要预留风力发电机10%〜15% 的放电能力来进行调频,故改变了最大功率跟踪曲线,且牺牲了风力发电机的发电量,另一 缺点则为在调频时,低频功率的波动与抑制传动链的低频振荡会相耦合,进而加剧振荡,如 此一来,电能质量下降,严重时可能出现风力发电机组损坏。现有做法中也有基于独立的储 能装置或传统电厂对电网频率进行调节,这些做法的普遍缺点是成本高,投资大。
[0004] 有鉴于此,如何发展一种可改善上述现有技术不足的风力发电系统及其适用控制 方法,实为相关技术领域目前所需要解决的问题。
发明内容
[0005] 本案的目的在于提供一种风力发电系统及其适用的控制方法,以解决传统风力发 电系统具有成本高及效率低的缺点,以及解决传统风力发电系统因利用风力发电机的电能 来进行调频,而具有损耗风力发电机的发电量及电能质量不佳而使风力发电机组容易损坏 等缺点。
[0006] 为达上述目的,本案之一较佳实施方式为提供一种风力发电系统,包含:风力发电 机组,包含转子绕组以及定子绕组;主断路器,电耦接于定子绕组以及电网之间;双模切换 模块,电耦接于定子绕组,使风力发电系统在风速小于预设风速时执行全功率发电模式,在 风速大于或等于预设风速时执行双馈发电模式;变换电路,电耦接于转子绕组与该主断路 器之间;以及储能模块,设置于主断路器及风力发电机之间,通过进行充电或放电的运作, 以抑制不利于电网及该风力发电系统的事件。
[0007] 为达上述目的,本案的另一较佳实施方式为提供一种控制方法,用以控制风力发 电系统的储能模块的运作,其中风力发电系统还包含风力发电机组、变换电路以及储能模 块,储能模块及变换电路集成于机柜内,控制方法是包含步骤如下:(a)采样电网或风力发 电系统的至少一实际信息并判断是否存在不利于该电网或该风力发电系统的事件;以及 (b)若该步骤(a)的判断结果为是,则利用至少一实际信息而产生功率指令信号,并依据功 率指令信号而产生电流给定值,以依据电流给定值而调整储能模块的储能组件的电流,以 通过储能模块的充电/放电的运作抑制不利于电网及风力发电系统的事件。
附图说明
[0008] 图1为本案第一较佳实施例的风力发电系统的示意图。
[0009] 图2为本案第二较佳实施例的风力发电系统的示意图。
[0010] 图3为本案第三较佳实施例的风力发电系统的示意图。
[0011] 图4为图3所示的风力发电系统的一变化例。
[0012] 图5为图4所示的风力发电系统的另一变化例。
[0013]图6为本案应用于图5所示的风力发电系统的控制方法的步骤流程图。
[0014]图7为图6所示的实际信息为实际电网频率时,图6中步骤S2的子步骤。
[0015]图8为实现图7中各步骤的一种结构示意图。
[0016]图9为图6所示的实际信息为风力发电机的输出电压及输出电流时,图6中步骤S2 的子步骤。
[0017]图1 〇为图6所示的实际信息为实际电网电压时,图6的步骤S2的子步骤。
[0018] 图11为图6所示的步骤S3的子步骤。
[0019]图I2为实现图11中各步骤的一种结构示意图。
[0020]【符号说明】
[0021] 1、2、3:风力发电系统
[0022] 10:风力发电机组
[0023] 100:转子绕组
[0024] 101:定子绕组
[0025] 11:主断路器
[0026] 12、22、32:双模切换模块
[0027] 121:整流器
[0028] 13:变换电路
[0029] 130 :机侧变换器
[0030] 131:第一直流母线
[0031] 132:网侧变换器
[0032] 133:预充电电路
[0033] 储能模块
[0034] 140:储能组件
[0035] 141:双向直流/直流转换器
[0036] 15:第二直流母线
[0037] 16:定子侧开关
[0038] 18:路径开关
[0039] 220:连接开关
[0040] 221:辅助变换器
[0041] 30:控制模块
[0042] 300 :调频控制器
[0043] 301:储能控制器
[0044] 302:平滑波动控制器
[0045] 303 :削峰填谷控制器
[0046] 304:故障穿越控制器
[0047] 305:电池电压控制单元
[0048] 320:短路开关
[0049] 9:电网
[0050] S1:上电子开关
[0051] S2:下电子开关
[0052] P1:功率指令信号
[0053] II:电流给定值
[0054] S1〜S3:风力发电系统的控制方法的步骤
[0055] S20 〜S28、S30 〜S32、S40 〜S42、S330 〜S335:子步骤
[0056] f〇:实际电网频率
[0057] fr:预设电网频率
[0058] Af。:第一误差信号
[0059] A P*:第一偏差量
[0060] f2:第二误差信号
[0061] Kf:比例系数
[0062] AP2:第二偏差量
[0063] AP3:第三偏差量
[0064] A P:总偏差量
[0065] Ubat:储能电压
[0066] Uf:预设储能组件电压
[0067] A U:电压偏差量
[0068] pw:输出功率
[0069] P。:所需功率 L〇〇7〇J A〜Q:控制单元
具体实施方式
[0071]体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是 本案能够在不同的态样上具有各种的变化,其皆不脱离本案的范围,且其中的说明及附图 在本质上是当作说明用,而非用于限制本案。
[0072]请参阅图1,其为本案第一较佳实施例的风力发电系统的示意图。如图1所示,本实 施例的风力发电系统1与电网9电耦接,且包含风力发电机组1〇、主断路器11、双模切换模块 I2、变换电路13及储能模块14。风力发电机组1〇包括风力发电机、叶片和齿轮箱等,其中风 力发电机可为一双馈发电机,且风力发电机包含一转子绕组1〇〇以及一定子绕组101。主断 路器11电鍋接于定子绕组1 〇 1以及电网9之间。
[0073]双模切换模块12电耦接于定子绕组1〇1,用以使风力发电系统1在全功率发电模式 及双馈发电模式之间进行切换,更进一步说明,当风速小于预设风速时,双模切换模块12使 风力发电系统1切换为全功率发电模式而执行,反之,当风速大于或等于预设风速时,双模 切换模块12则使风力发电系统1切换为双馈发电模式而执行。其中预设风速可为但不限于6 米/秒。
[0074] 变换电路13电耦接于转子绕组100与主断路器11之间,其可为双向的变换电路,用 以转换所接收的电能,例如由风力发电机组10所提供的电能,并将转换后的电能提供给所 需的负载,例如电网9。
[0075] 储能模块14设置于主断路器11及风力发电机组10之间,储能模块14通过进行充电 或放电的运作来抑制不利于电网9及风力发电系统1的事件,如电网频率波动、风力发电机 输出功率波动等。在一些实施例中,储能模块14及变换电路13实际上可共同集成于机柜(未 图示)内,故储能模块14及变换电路13可共享风力发电系统1内的部分电路(例如下述的预 充电电路),以节省风力发电系统1的成本。
[0076]由上可知,相较于传统风力发电系统仅能运作于全功率发电模式或是双馈发电模 式,本案之风力发电系统1通过设置双模切换模块12来使风力发电系统1可依据风速是否小 于预设风速而对应切换为全功率发电模式或双馈发电模式,如此一来,本案的风力发电系 统1在成本增加并不大的情况下,可在低风速时执行全功率发电模式,以在低风速时仍具有 较佳的发电效率,且提升发电运行的范围。此外,由于本案的风力发电系统1可于低风速时 执行全功率发电模式,并在自身内部直接设置储能模块14,故当电网9及风力发电系统1发 生不利的事件,例如电网9的频率发生异常变化时,便可利用储能模块14进行充电或放电的 运作,以抑制或补偿不利于电网9及风力发电系统1的事件,如此一来,相较于传统风力发电 系统需利用风力发电机的电能来进行相关调节,例如调频,本案的风力发电系统1不但无须 牺牲风力发电机的发电量,且因在低风速时可执行全功率发电模式,故可在进行相关补偿 或调节时,例如调频时,维持电能质量,进而提升风力发电机组的使用寿命。
[0077]以下将再说明图1所示的风力发电系统1的细节电路架构。请再参阅图1,变换电路 13包含机侧变换器130、第一直流母线131及网侧变换器132。机侧变换器130电耦接于转子 绕组110及第一直流母线131之间。网侧变换器132电耦接于机侧变换器130与主断路器11之 间,进一步地,网侧变换器132电耦接于第一直流母线131与主断路器11之间,因此网侧变换 器132实际上是与机侧变换器130共享第一直流母线131。
[0078] 另外,变换电路13还包含预充电电路133,预充电电路133的一端电耦接于主断路 器11及定子绕组101之间,预充电电路133的另一端与第一直流母线1:31及储能模块14电耦 接,预充电电路133用以对第一直流母线131上的电容及储能模块14进行预充电,故实际上 变换电路13与储能模块14可共同使用预充电电路133,以节省风力发电系统1的成本。
[0079] 储能模块14包含储能组件140及双向直流/直流转换器141。储能组件140可为但不 限于由超级电容或可重复进行充电的电池所构成。双向直流/直流转换器141的一端与储能 组件140电耦接,双向直流/直流转换器141的另一端与第一直流母线131电耦接,双向直流/ 直流转换器141可将所接收到的电能转换为不同电压电平的电能并输出,以调整储能组件 140的充电运作或放电运作,举例而言,双向直流/直流转换器141可将定子绕组101所提供 的电能进行转换,以对储能组件140进行充电运作,双向直流/直流转换器141亦可将储能组 件140在放电运作时所产生的电能进行转换,以提供至第一直流母线131。如图1所示,储能 模块14的一端与一第二直流母线15电耦接,具体为双向直流/直流转换器141的另一端可与 第二直流母线15电耦接,再经由第二直流母线15而与第一直流母线131电耦接。
[0080] 此外,在本实施例中,风力发电系统1还包含一定子侧开关16,定子侧开关16的一 端电耦接于双模切换模块12,定子侧开关16的另一端电耦接于主断路器11,且定子侧开关 16在风速小于预设风速时断开,而在风速大于或等于预设风速时导通。此外,定子侧开关16 可由对应的控制器(未图示)来控制。
[0081] 风力发电系统1还包含一网侧开关17,网侧开关17的一端电耦接于定子侧开关16 与主断路器11之间,网侧开关17的另一端与网侧变换器132电耦接。
[0082] 双模切换模块12则可由一整流器121构成,整流器121的一端电耦接于定子绕组 101,整流器121的另一端与第二直流母线15电耦接,整流器121包含并联连接的三个桥臂, 每一桥臂包含上电子开关S1及下电子开关S2,其中在风速小于预设风速时,三个桥臂的所 有上电子开关S1或所有下电子开关S2—起导通,以将定子绕组101短路,此时风力发电系统 1运行于全功率发电模式,而在风速大于或等于预设风速时,每一桥臂的上电子开关S1及下 电子开关S2则分别运作于脉冲宽度调变(PWM)方式,此时风力发电系统1便运行于双馈发电 模式。其中上电子开关S1及下电子开关S2可由对应的控制器(未图示)来控制。
[0083] 另外,变换电路13还包含一路径开关18,路径开关18的一端与双向直流/直流转换 器141的另一端及整流器121的另一端电耦接,路径开关18的另一端是与第一直流母线131 电耦接,路径开关18是由对应的控制器(未图示)控制而进行导通或断开的切换,其中于路 径开关18导通时,储能模块14可经由路径开关18及第一直流母线131而进行充电/放电的运 作。
[0084] 当图1所示的风力发电系统1操作于双馈式发电模式时,定子绕组101输出的电能 直接传输至电网9,转子绕组1〇〇输出的电能则由机侧变换器130和网侧变换器131转换后传 输至电网9,且储能模块14通过进行充电或放电的运作,并经由整流器121或是导通的路径 开关18来抑制不利于电网9及风力发电系统1的事件。而当风力发电系统1操作于全功率发 电模式,转子绕组1 〇〇输出的电能由机侧变换器130和网侧变换器131转换后传输至电网9, 定子绕组101短路,且储能模块14通过进行充电或放电的运作,并经由导通的路径开关18来 抑制不利于电网9及风力发电系统1的事件。
[0085] 请再参考图1,整流器121的接入点位于主断路器11和定子饶组1〇1之间的交流线 路。更具体地,整流器121的接入点位于定子侧开关16和定子绕组101之间的交流线路。当整 流器121处于短路状态,此时储能模块14经由第一直流母线131实现充放电运作。当整流器 121运行于脉冲宽度调变(PWM)方式,储能模块14可经由整流器121实现充放电的运作,也可 经由第一直流母线131实现充放电的运作,故本实施例中的储能模块可进行灵活配置。储能 模块14可独立参与调频、平滑功率波动、削峰填谷以及故障穿越,有效抑制不利于电网和风 力发电系统稳定的事件发生。储能模块参与调频时,调频的低频功率波动与抑制传动链低 频振荡相互解耦,不会加剧低频振荡。在实际结构中,储能装置集成在变流器内部,形成风 储一体机,且风储一体机在低风速时运行于全功率发电模式,于中高风速运行于双馈发电 模式。 _
[0086] 请参阅图2,其为本案第二较佳实施例的风力发电系统的示意图。如图2所示,本实 施例的风力发电系统2的部分结构相似于图1所示的风力发电系统1,故仅以相同标号来表 示相似的结构及运作。相较于图1所示的风力发电系统1的双模切换模块12是由整流器121 所构成,本实施例之风力发电系统2的双模切换模块22改为由连接开关220及辅助变换器 221所构成。连接开关22〇的一端电耦接于定子绕组101,连接开关220的另一端电耦接于辅 助变换器221的一端,当风速小于预设风速时,连接开关22〇被对应的控制器(未图示)控制 而导通,此时定子侧开关16断开,此时风力发电系统2运行于全功率发电模式,而在风速大 于或等于预设风速时,连接开关220断开,定子侧开关16导通,此时风力发电系统2则运行于 双馈式发电模式。辅助变换器221的另一端电耦接于第一直流母线131,当风力发电系统2运 行于双馈发电模式时,辅助变换器221不动作,即不参与电能的转换,反之,当风力发电系统 2运行于全功率发电模式时,辅助变换器221则参与电能的转换。
[0087] 相较于图1,本实施例的储能模块14设置于主断路器与发电机组之间的变流器直 流母线上,即耦接于变换电路13的第一直流母线131。与第一实施例相似,储能模块设置于 变流器内部,形成风储一体机,该装置从结构上来说不改变原有风力发电系统的拓扑结构 和控制结构。机侧变换器130和储能模块14共享网侧变换器132,包括滤波器、变换器等(图 中未示出),节省成本。储能装置独立参与调频,调频的低频功率波动与抑制传动链低频振 荡相互解耦,不会加剧振荡。本实施例其他优点和工作特性与第一实施例类似,此处不再赘 述。
[0088] 请参阅图3,其为本案第三较佳实施例的风力发电系统的示意图。如图3所示,本实 施例的风力发电系统3的部分结构相似于图2所示的风力发电系统2,故于此仅以相同标号 来表示相似的结构及运作。相较于图2所示的风力发电系统2的双模切换模块222是由连接 开关220及辅助变换器221所构成,本实施例的风力发电系统3的双模切换模块32改由短路 开关320构成,短路开关320的一端电耦接于定子绕组101,短路开关320的另一端电耦接于 三相短接点A,其中在风速小于预设风速时,短路开关320被对应之控制器(未图示)控制而 导通,使定子绕组101经由三相短接点A而实现短路,此时定子侧开关16断开,风力发电系统 3运行于全功率发电模式,而在风速大于或等于预设风速时,短路开关320断开,定子侧开关 16导通,风力发电系统3运行于双馈式发电模式。本实施例风力发电系统的其它结构及特性 与第一及第二实施例类似,此处不再赘述。
[0089]当然,本发明图1所示的风力发电系统1、图2所示的风力发电系统2及图3所示的风 力发电系统3还分别包含一控制模块,以控制储能模块14的双向直流/直流转换器141的运 作,而由于在风力发电系统1、风力发电系统2及风力发电系统3中,控制储能模块14的控制 模块的作动方式皆相似,故以下仅以图4、图5来举例说明控制模块应用于图3所示的风力发 电系统3时的结构与作动方式。
[0090] 请参阅图4,其为图3所示的风力发电系统的变化例。如图4所示,风力发电系统3还 包含控制模块30,用以控制储能模块14的双向直流/直流转换器141的运作,且控制模块30 包含调频控制器300及储能控制器301。调频控制器300预设有预设电网频率,当电网频率波 动时,调频控制器300采样电网9上的实际电网频率,调频控制器3〇〇更利用实际电网频率及 预设电网频率进行运算与处理,以对应产生功率指令信号P1。
[0091] 储能控制器301与调频控制器300及双向直流/直流转换器141电耦接,用以接收功 率指令信号P1,并对应产生电流给定值11,以控制双向直流/直流转换器141的运作,使双向 直流/直流转换器141依据电流给定值而调整储能组件140的电流,进而控制储能模块14的 充电/放电运作来对电网9的频率变化进行补偿。储能控制器3〇1采集储能组件140的实际电 流,并与电流给定值II进行比较,产生的电流偏差经过PI控制器,得到开关信号控制双向直 流/直流转换器141调整储能组件140的电流。当然,储能控制器301的实现方式不限于此,上 述仅为示例性说明。
[0092] 如此一来,当电网频率发生异常波动,导致不利于电网9的事件发生,调频控制器 300便可依据电网9上的实际频率及预设电网频率所反映的差异,并依据自身所设定的调频 策略来产生功率指令信号P1,通过储能控制器3〇1可依据功率指令信号P1而输出可反映储 能组件140的电流需如何进行调整的电流给定值II,以控制储能模块14的充电/放电运作。 例如,当电网频率高于设定频率时,储能模块进行充电运作以吸收第一直流母线上的多余 能量;当电网频率低于设定频率时,储能模块进行放电运作为第一直流母线输送能量。
[0093] 另外,请参阅图5,其为图4所示的风力发电系统的另一变化例。如图5所示,控制模 块30还包含平滑波动控制器302、削峰填谷控制器3〇3及故障穿越(Failure Ride Through, FRT)控制器304。风力发电机输出功率的波动,会对电网产生扰动,需要对其进行平滑处理。 平滑波动控制器302与储能控制器301电耦接,且预设有预设功率,平滑波动控制器302接收 可反映风力发电机组10的输出电压及输出电流的检测信号,以通过检测信号计算风力发电 机组10的输出功率,并比较风力发电机组10的输出功率与预设功率,以依据比较结果输出 功率变化补偿信号至储能控制器301。储能控制器301可依据功率变化补偿信号产生对应的 电流给定值,以控制双向直流/直流转换器141来调整储能组件140的电流,通过储能组件 140的充电/放电运作,进而平滑风力发电机组10输出功率的波动。
[0094] 削峰填谷控制器303则与储能控制器14及电网9电耦接,用以接收来自电网9的削 峰填谷功率信号,并对应输出充放电信号至储能控制器301,使储能控制器301产生对应的 电流给定值来控制双向直流/直流转换器141调整储能组件140的电流,使储能模块14在电 网9的尖峰负荷时段内,将储存的电能进行释放,而在电网9的非尖峰负荷时段内,将风力发 电机组10所提供的额外电能进行储存,如此一来,可避免电网9的尖峰负荷时段供电不足。 [0095] 当电网发生短路故障时,需风力发电机进行故障穿越,此时变换电路会承担很大 的瞬时功率冲击,为保护变换电路,需要将功率冲击泄放掉。传统做法是利用直流斩波器和 交流撬棒泄放功率冲击,但上述两种结构应力较大。本发明通过储能装置实现故障穿越。故 障穿越控制器304与储能控制器301及电网9电耦接,用以检测电网9的实际电网电压,并计 算电网电压的变化值,并在变化值超过预设值时对应产生保护信号至储能控制器301,使储 能控制器301产生对应的电流给定值来控制双向直流/直流转换器141调整储能组件140的 电流。故当电网9上的电压变化导致瞬时能量冲击时,利用储能模块14反向补偿电网9上的 电压变化,以实现故障穿越功能,保护变换电路。
[0096] 于上述实施例,当储能模块14的储能组件140的容量有限制时,将使得储能模块 301无法同时满足调频控制器300、平滑波动控制器302、削峰填谷控制器303及故障穿越控 制器304所需要的调整需求。因此在其它实施例中,储能控制器301更可预先储存预设命令, 该预设命令是设定储能控制器301处理调频控制器300所输出的功率指令信号、平滑波动控 制器302所输出的功率变化补偿信号、削峰填谷控制器303所输出的充放电信号及故障穿越 控制器301所输出的保护信号的优先级,故当储能控制器301接收功率指令信号、功率变化 补偿信号、充放电信号及保护信号时,便可依据预设命令而从上述的该些信号选择一个或 多个优先处理的信号,并依据所选择的优先处理的信号而产生对应的电流给定值,使双向 直流/直流转换器141依据电流给定值而调整储能组件140的电流,以通过储能模块14的充 电/放电的运作抑制所述不利于电网9及风力发电系统3的事件。
[0097] 更甚者,当储能模块14不需要进行调频,功率平滑,削峰填谷,故障穿越等响应时, 若风力发电系统3的输出功率大于电网9的所需功率,即风力发电系统3有多余的电能时,可 利用风力发电系统3多余的电能来对储能组件140进行稳压控制,以妥善利用风力发电系统 3多余的电能。因此在一些实施例中,如图5所示,储能控制器301还可包含电池电压控制单 元305,电耦接于储能组件140,用以采样储能组件140上的储能电压,并采样风力发电系统3 的输出功率及电网9的所需功率,且比较储能电压及预设电压,以及比较风力发电系统3的 输出功率及电网9的所需功率,并于储能电压及预设电压比较的结果超过电压预设范围且 风力发电系统3的输出功率大于电网9的所需功率时,依据储能电压及预设电压比较的结果 产生电流给定值,使双向直流/直流转换器141依据电流给定值而调整储能组件140的电流, 以控制储能模块14的充电/放电的运作并实现储能组件140的稳压控制。
[0098] 需要说明的是,当储能模块14进行调频,功率平滑,削峰填谷,故障穿越等响应时, 储能元件电压控制单元305不会进行稳压控制,仅实时检测储能组件140的储能电压。当储 能组件140的储能电压大于额定最大值或小于额定最小值时,停止上述响应,以保护储能组 件140,防止储能组件发生过充电或过放电。其中额定最大值及额定最小值,为储能元件厂 家提供的参数。一般会在储能元件的铭牌中标明。
[00"]图5中的储能控制器301的工作原理和实现方式类似于图4,此处不再赘述。
[0100]本发明的风力发电系统至少具有以下优点。风力发电机组,机侧变换器及网侧变 换器构成的结构可根据风速实现风力发电机的最大功率跟踪运行,实现风力发电机的最大 发电功率。储能模块14可独立参与调频、平滑功率波动、削峰填谷以及故障穿越,有效抑制 不利于电网和风力发电系统稳定的事件发生,且成本低,投资小。储能模块14进行调频控制 时,调频的低频功率波动与抑制传动链低频振荡相互解耦,不会加剧低频振荡。在实际结构 中,储能模块14集成在变流器内部,形成风储一体机,储能模块14与变换电路13共享预充电 回路、辅助电源(未图示)和部分传感器(未图示),节省成本。且风储一体机在低风速时运行 于全功率发电模式,增加低风速的发电能力,于中高风速运行于双馈发电模式。
[0101] 请参阅图6,其为本案应用于图5所示的风力发电系统的控制方法的步骤流程图。 所述控制方法可用以控制上述任一风力发电系统中储能模块的运作,本发明以风力发电系 统3为例进行说明。如图6所示,本实施例的控制方法用以控制风力发电系统3的储能模块14 的运作。首先执行步骤S1,即采样电网9或风力发电系统3的至少一实际信息,并判断是否存 在不利于电网或风力发电系统的事件。若步骤S1的判断结果为是,接着,执行步骤S2,利用 至少一实际信息而产生功率指令信号,并依据功率指令信号而产生电流给定值,以依据电 流给定值而调整储能模块14的储能组件140的电流,以通过储能模块14的充电/放电的运作 抑制不利于电网9及风力发电系统3的事件。
[0102] 请参一并阅图7及图8,其中图7为图6所示的实际信息为实际电网频率时,图6的步 骤S2的子步骤。图8为实现图7中各步骤的一种结构示意图如图7所示,在本实施例中,实际 信息可为实际电网频率,因此步骤S2亦对应包含子步骤如下:首先,执行子步骤S20,即将实 际电网频率与预设电网频率比较,以产生第一误差信号。如图8中控制单元A,实际电网频率 fo与预设电网频率fr比较,以产生第一误差信号A f。接着执行步骤S21,利用下垂控制对第 一误差信号进行运算,以产生有功功率的第一偏差量。如图8中控制单元B,下垂控制利用有 功功率频率下垂特性,仿真传统同步发电机的调频特性,得到的第一偏差量A P*为有功功 率的偏差量给定。然后,执行步骤S22,对有功功率的偏差量做闭环控制,有功功率的偏差量 的误差经过虚拟惯量环节进行运算,以产生第二误差信号。图8中控制单元C的虚拟惯量环 节模拟传统同步发电机的机械特性,即对电网频率进行惯量响应,其中得到的第二误差信 号f2为重新计算的电网频率的偏差量。接着执行步骤S23,将第二误差信号进行积分运算, 并与一比例系数相乘,以产生一第二偏差量。如图8中控制单元D和E,第二误差信号f2进行 积分运算,并于第一比例系数Kf相乘,以产生一第二偏差量AP2。然后执行步骤S24,将第二 误差信号带入一衰减(damping)运算式,以产生一第三偏差量。如图8中控制单元F,第二误 差信号f2经过阻尼环节的衰减运算以抑制频率波动对功率的影响,并产生第三偏差量A P3。 接着,执行步骤S25,即将第二偏差量及第三偏差量相加,以产生总偏差量。如图8中控制单 元G,经过加法运算得到总偏差量A P,即为计算出的实际的有功功率的偏差量。接着执行步 骤S26,依据变换电路13的网侧变换器132的功率限幅及储能模块14的功率限幅而对总偏差 量进行调整,以产生功率指令信号。如图8中控制单元H和I,总偏差量A P经过两个限幅环节 进行调整,以产生功率指令信号P1。然后,执行步骤S27,依据储能组件140的一储能电压而 将功率指令信号进行开环运算,以产生电流给定值。如图8中控制单元J,总偏差量A P除以 储能电压Ubat,以产生电流给定值II。最后,执行步骤S28,即控制储能模块14的双向直流/直 流转换器141依据电流给定值而调整储能组件140上的电流,使储能模块14对电网9的频率 变化进行补偿,亦即通过储能模块14的充电/放电的运作抑制不利于电网9及风力发电系统 3的事件。如图8中控制单元K,对储能组件的电流进行闭环控制,及储能组件的电流和电流 给定值II进行比较,产生的偏差值经过比例积分(PI)控制,得到开关信号。所述开关信号对 应控制DC/DC双向变换器(即双向直流/直流转换器141)的运作,以调整储能元件的电流,储 能模组14对应进行充电/放电,以对电网9的频率波动进行反向补偿。
[0103]需要说明的是,图8仅为实现图7的各步骤的其中一种结构示意图,本发明并不以 此为限。
[0104] 而上述实施例中,步骤S23所述的比例系数的公式为:
[0105] Kf= (EXU)/X
[0106] 其中Kf为比例系数,E为模拟的同步发电机的感应电动势,U为模拟的同步发电机 输出端口电压,X为仿真的同步发电机激磁电抗。
[0107]请参阅图9,其为图6所示的实际信息为风力发电机组的输出电压及输出电流时, 图6的步骤S2的子步骤。如图9所示,于本实施例中,实际信息可为风力发电机组1〇的输出电 压及输出电流,因此步骤S2亦对应包含子步骤如下:首先,执行子步骤S30,计算风力发电机 组10的输出功率,并比较输出功率与预设功率,以依据比较结果输出功率指令信号。然后, 执行子步骤S:31,依据该储能组件140的储能电压而将功率指令信号进行开环运算,以产生 电流给定值。最后,执行子步骤S32,控制储能模块14的双向直流/直流转换器140依据电流 给定值而调整储能组件140上的电流,使储能模块14平滑风力发电机组10输出功率的波动, 亦即通过储能模块14的充电/放电的运作抑制不利于电网9及风力发电系统3的事件。
[0108] 请参阅图1〇,其为图6所示的实际信息为实际电网电压时,图6的步骤S2的子步骤。 如图10所示,于本实施例中,实际信息可为电网9的实际电网电压,因此步骤S2可对应包含 子步骤如下:首先,执行子步骤S40,计算实际电网电压的一变化值,并在变化值超过一预设 值时对应产生功率指令信号。然后,执行子步骤S41,依据储能组件140的储能电压而将功率 指令信号进行开环运算,以产生电流给定值。最后,执行子步骤S42,控制储能模块14的双向 直流/直流转换器141依据电流给定值而调整储能组件140上的电流,使储能模块14抑制实 际电网电压的幅值变化所引起的功率冲击,亦即通过储能模块i 4的充电/放电的运作抑制 不利于电网9及风力发电系统3的事件。
[0109]请再參閲圖6。如图6所示,于一些实施例中,控制方法还包含步骤S3,当步骤S1的 判断结果为否,即没有不利于电网及风力发电系统的事件发生,执行步骤S3。其中步骤S3为 依据储能组件140的储能电压而选择性地控制双向直流/直流转换器Ml的运作,使双向直 流/直流转换器141利用风力发电系统3输出的电能对储能组件丨初进行稳压控制。
[0110]请参阅图H,其为图6所示之步骤S3的子步骤。请一并参阅图12,其为实现图11中 各步骤的一种结构示意图。如图11所示,图6所示的步骤S3更可包含子步骤如下:首先,执行 子步骤S33〇,采样储能电压。如图I2中控制单元L,采样储能组件的储能电压Ubat。接着,执行 子步骤S331,将储能电压及预设电压进行比较,以产生电压偏差量。如图12中控制模块M,储 能电压Ubat与预设储能组件电压Uf进行比较,得到电压偏差量A U。然后,执行子步骤S332, 判断电压偏差量是否超过预设电压范围。如图I2中控制单元N,电压偏差量A U经过一死区 环节,当A U超过预设电压范围时,执行子步骤S3:33。需要说明的是,子步骤S333也可在步骤 S330之前执行,本发明不以此为限。步骤S333,判断风力发电系统的输出功率是否大于电网 9的所需功率。如图I2中控制单元〇,比较风力发电系统3的输出功率Pw与电网9的所需功率 P。,当PW>P。时,执行步骤S334。步骤S334,将电压偏差量利用比例积分计算出电流给定值。如 图12中控制单元P,根据电压偏差量a U,利用比例积分环节计算出电流给定值〗丨。最后执行 子步骤S:335,控制储能模块14的双向直流/直流转换器141依据调整后的电流给定值而调整 储能组件140的电流,以对储能组件140进行稳压控制。例如,储能组件为电池,通过稳压控 制,可使储能组件140保持在最优的电池电压浮充工作点。图12中的控制单元Q对应于步骤 S334,且图12中的控制单元Q类似于图8中的控制单元K,此处不再赘述。
[0111]需要说明的是,图12仅为实现图11的各步骤的其中一种结构示意图,本发明并不 限于此。
[0112] 另外,当子步骤S332的判断结果为是否时,则重新执行步骤S331。而当步骤S333的 判断结果为否时,可重新执行步骤S331。
[0113] 综上所述,本案提供一种风力发电系统及其适用的控制方法,其中本案的风力发 电系统通过设置双模切换模块来使风力发电系统可依据风速是否小于预设风速而对应切 换为全功率发电模式或双馈发电模式,如此一来,本案的风力发电系统不但成本增加并不 大,可在低风速时执行全功率发电模式,故具有较佳的发电效率,并提升发电运行的范围。 此外,由于本案的风力发电系统于自身内部直接设置储能模块,以当电网及风力发电系统 发生不利的事件,利用储能模块进行充电或放电的运作,以抑制或补偿不利于电网及风力 发电系统的事件,故本案的风力发电系统不但无须牺牲风力发电机的发电量,更可维持电 能质量,进而提升风力发电机组的使用寿命。在无需抑制或补偿不利于电网或风力发电系 统的事件时,可利用风力发电系统的多余能量对储能组件进行稳压控制,提高储能组件的 可靠性及稳定性。
[0114] 以上仅为特定实施例的描述,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之 内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1. 一种风力发电系统,包含: 一风力发电机组,包含一转子绕组以及一定子绕组; 一主断路器,电耦接于该定子绕组以及一电网之间; 一双模切换模块,电耦接于该定子绕组,使该风力发电系统在风速小于一预设风速时 执行一全功率发电模式,在风速大于或等于该预设风速时执行一双馈发电模式; 一变换电路,电耦接于该转子绕组与该主断路器之间;以及 一储能模块,设置于该主断路器及该风力发电机組之间,通过进行充电或放电运作,以 抑制一不利于该电网及该风力发电系统的事件。
2. 如权利要求1所述的风力发电系统,其中该变换电路包含: 一机侧变换器,电耦接于该转子绕组; 一第一直流母线; 以及一网侧变换器,电耦接于该机侧变换器与该主断路器之间,且该机侧变换器与该 网侧变换器共享该第一直流母线。
3. 如权利要求2所述的风力发电系统,其中该储能模块还包含: 一储能组件; 一双向直流/直流转换器,该双向直流/直流转换器的一端与该储能组件电耦接,该双 向直流/直流转换器的另一端与该第一直流母线电耦接。
4. 如权利要求2所述的风力发电系统,其中该变换电路还包含一预充电电路,该预充电 电路的一端电耦接于该主断路器及该定子绕组之间,该预充电电路的另一端与该第一直流 母线及该储能模块电耦接,该预充电电路用以对该第一直流母线上的一电容及该储能模块 进行预充电。
5. 如权利要求1-3项中任一所述的风力发电系统,其中该风力发电系统包含一定子侧 开关,该定子侧开关的一端电耦接于该双模切换模块,该定子侧开关的另一端电耦接于该 主断路器,且该定子侧开关系在风速小于该预设风速时断开,而在风速大于或等于该预设 风速时导通。
6. 如权利要求5所述的风力发电系统,其中该双模切换模块是由一短路开关所构成,该 短路开关的一端电耦接于该定子绕组,该短路开关的另一端与—三相短接点电賴接,其中 在风速小于该预设风速时,该短路开关导通,使该定子绕组经由该三相短接点而实现短路, 该风力发电系统运行于该全功率发电模式,而在风速大于或等于该预设风速时,该短路开 关断开,该风力发电系统运行于该双馈发电模式。
7. 如权利要求5项所述的风力发电系统,其中该双模切换模块是由一连接开关及一辅 助变换器构成,该连接开关的一端电耦接于该定子绕组,该连接开关的另一端电耦接于该 辅助变换器之一端,该辅助变换器的另一端是电親接于该第一直流母线,其中在风速小于 该预设风速时,该连接开关系导通,该风力发电系统运行于该全功率发电模式,在风速大于 或等于该预设风速时,该连接开关断开,该风力发电系统运行于该双馈发电模式。
8. 如权利要求5所述的风力发电系统,其中该储能模块的一端与一第二直流母线电親 接。 。9.如权利要求8所述的风力发电系统,其中该双模切换模块是由一整流器构成,该整流 器的一端电耦接于该定子绕组,该整流器的另一端与该第二直流母线电親接,该整流器包 含三个桥臂,每一该桥臂包含一上电子开关及一下电子开关,其中在风速小于该预设风速 时,三个该桥臂的该上电子开关或该下电子开关一起导通,以将该定子绕组短路,该风力发 电系统运行于全功率发电模式,在风速大于或等于该预设风速时,每一该桥臂的该上电子 开关及该下电子开关系运作于脉冲宽度调变方式,该风力发电系统运行于该双馈发电模 式。
10. 如权利要求9所述的风力发电系统,其中该变换电路还包含一路径开关,该路径开 关的一端与该双向直流/直流转换器的该另一端及该整流器的该另一端电耦接,该路径开 关的另一端与该第一直流母线电耦接,该路径开关进行导通或断开的切换,其中在该路径 开关导通时,该储能模块经由该路径开关及该第一直流母线而进行充电/放电的运作。
11. 如权利要求3所述的风力发电系统,该风力发电系统还包含一控制模块,该控制模 块包含: 一调频控制器,用以采样该电网上的一实际电网频率,并利用该实际电网频率及一预 设电网频率进行运算与处理,以对应产生一功率指令信号; 以及一储能控制器,与该调频控制器及该双向直流/直流转换器电耦接,用以接收该功 率指令信号并产生一电流给定值来控制该双向直流/直流转换器的运作,使该双向直流/直 流转换器依据该电流给定值而调整该储能组件的电流,以通过该储能模块的充电/放电对 该电网的频率变化进行补偿。
12. 如权利要求11所述的风力发电系统,其中该控制模块还包含: 一平滑波动控制器,与该储能控制器电耦接,用以接收该风力发电机组的一输出电压 及一输出电流,以计算该风力发电机组的一输出功率,并比较该输出功率与一预设功率,以 依据比较结果输出一功率变化补偿信号至该储能控制器; 一削峰填谷控制器,与该储能控制器及该电网电耦接,用以接收来自电网的一削峰填 谷功率信号,并对应输出一充放电信号至该储能控制器; 以及一故障穿越控制器,与该储能控制器及该电网电耦接,用以检测一实际电网电压, 以计算该实际电网电压的一变化值,并在该变化值超过一预设值时对应产生一保护信号至 该储能控制器。
13. 如权利要求I2所述的风力发电系统,其中该储能控制器是依据一预设命令所设定 的优先级而从该功率指令信号、该功率变化补偿信号、该充放电信号及该保护信号中选择 一个或多个优先处理的信号,并依据所选择的优先处理的信号而产生对应的该电流给定 值,使该双向直流/直流转换器依据该电流给定值而调整该储能组件的电流,以通过该储能 模块的充电/放电的运作抑制所述不利于该电网及该风力发电系统的事件。
14. 如权利要求11-13项之任一所述的风力发电系统,其中该储能控制器还包含一储能 组件电压控制单元,电耦接于该储能组件,用以采样该储能组件上的一储能电压,当没有发 生该不利于该电网及该风力发电系统的事件时,该储能组件电压控制单元接收该风力发电 系统的一输出功率及该电网的一所需功率,并比较该储能电压及一预设电压,以及比较该 输出功率及该所需功率,并于该储能电压及该预设电压比较的结果超过一预设电压范围且 该输出功率大于该所需功率时,依据该储能电压及该预设电压比较的结果产生该电流给定 值,使该双向直流/直流转换器依据该电流给定值而调整该储能组件的电流,以控制该储能 模块的充电/放电的运作并实现该储能组件的稳压控制。
15.—种控制方法,用以控制一风力发电系统的一储能模块的运作,其中该风力发电系 统还包含一风力发电机组、一变换电路以及一储能模块,该储能模块及该变换电路集成于 一机柜内,该控制方法是包含步骤如下: (a) 采样电网或该风力发电系统的至少一实际信息,并判断是否存在一不利于该电网 或该风力发电系统的事件;以及 (b) 若该步骤(a)的判断结果为是,则利用该至少一实际信息而产生一功率指令信号, 并依据该功率指令信号而产生一电流给定值,以依据该电流给定值而调整该储能模块的一 储能组件的电流,以通过该储能模块的充电/放电的运作抑制该不利于该电网及该风力发 电系统的事件。
16.如权利要求15所述的控制方法,其中该至少一实际信息为一实际电网频率,且于该 步骤(b)中,还包含子步骤如下: (bl)将该实际电网频率与一预设电网频率比较,以产生一第一误差信号; (b2)利用下垂控制对该第一误差信号进行运算,以产生有功功率的一第一偏差量; (b3)对有功功率的偏差量做闭环控制,并通过一虚拟惯量环节进行运算,以产生一第 二误差伯号; (b4)将该第二误差信号进行积分运算,并与一比例系数相乘,以产生一第二偏差量; (b5)将该第二误差信号带入一衰减运算式,以产生一第三偏差量; (b6)将该弟一偏差量及该第三偏差量相加,以产生一总偏差量; (b7)依据该变换电路的一网侧变换器的功率限幅及该储能模块的功率限幅而对该总 偏差量进行调整,以产生该功率指令信号; (b8)依据该储能组件的一储能电压而将该功率指令信号进行开环运算,以产生该电流 给定值;以及 (b9)控制该储能模块的一双向直流/直流转换器依据该电流给定值而调整该储能组件 上的电流,使该储能模块对该电网的频率变化进行补偿。 I7•如权利要求I5所述的控制方法,其中该至少一实际信息为该风力发电机的一输出 电压及一输出电流,且于该步骤(b)中,还包含子步骤如下: (bl)计算该风力发电机的一输出功率,并比较该输出功率与一预设功率,以依据比较 结果输出该功率指令信号; (b2)依据该储能组件的一储能电压而将该功率指令信号进行开环运算,以产生该电流 给定值; 以及(b3)控制该储能模块的一双向直流/直流转换器依据该电流给定值而调整该储能 组件上的电流,使该储能模块平滑该风力发电机输出功率的波动。 I8 •如权利要求15所述的控制方法,其中该至少一实际信息为一实际电网电压,且于该 步骤⑹中,还包含子步骤如下: (bl)计算该实际电网电压的一变化值,并在该变化值超过一预设值时对应产生该功率 指令信号; (b2)依据该储能组件的一储能电压而将该功率指令信号进行开环运算,以产生该电流 给定值;以及 (b3)控制该储能模块的一双向直流/直流转换器依据该电流给定值而调整该储能组件 上的电流,使该储能模块抑制该实际电网电压的幅值变化所引起的功率冲击。
19.如权利要求15所述的控制方法,其中该控制方法还包含: (c)若该步骤(a)的判断结果为否,则依据该储能组件的一储能电压而选择性地控制该 双向直流/直流转换器的运作,使该双向直流/直流转换器利用该风力发电系统输出的电能 对该储能组件进行稳压控制。 2〇 •如权利要求19所述的控制方法,其中该步骤(c)还包含子步骤如下. (cl)采样该储能电压; (c2)将该储能电压及一预设电压进行比较,以产生一电压偏差量; (c3)判断该电压偏差量是否在一预设电压范围内. 嶋綱,臟臟电纖,梅否大于该 定值㈣關断结果为是时,将1 純压偏差量利跳例积分计算出—电流给 的*t6)丨^该储能模块的—軸直流/直流转换纖据该电流给定值而调鮮储㈣日件 的电流,以对该储能组件进行稳雖制。 M整该储阮组件
CN201611035867.6A 2016-11-23 2016-11-23 风力发电系统及其适用的控制方法 Pending CN108092577A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611035867.6A CN108092577A (zh) 2016-11-23 2016-11-23 风力发电系统及其适用的控制方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611035867.6A CN108092577A (zh) 2016-11-23 2016-11-23 风力发电系统及其适用的控制方法
TW106104542A TWI631787B (zh) 2016-11-23 2017-02-10 風力發電系統及其適用的控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108092577A true CN108092577A (zh) 2018-05-29

Family

ID=62169946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611035867.6A Pending CN108092577A (zh) 2016-11-23 2016-11-23 风力发电系统及其适用的控制方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN108092577A (zh)
TW (1) TWI631787B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108869174A (zh) * 2018-06-15 2018-11-23 西安交通大学 一种非线性建模的风力发电机叶片固有频率工况补偿方法
CN109038615A (zh) * 2018-07-19 2018-12-18 华中科技大学 一种用于抑制柔性直流输电系统功率振荡的稳定器
CN109245177A (zh) * 2018-11-30 2019-01-18 国网山东省电力公司经济技术研究院 一种基于dfig的双模柔性切换控制方法
CN111664062A (zh) * 2020-06-16 2020-09-15 湖南科技大学 基于新型可切换趋近率的双馈感应电机故障检测方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101291068A (zh) * 2007-04-18 2008-10-22 上海御能动力科技有限公司 一种发电功率全控并网式风力发电驱动系统
CN101950973A (zh) * 2010-09-29 2011-01-19 上海电力学院 双馈风力发电机组控制系统及稳定控制方法
KR20120100228A (ko) * 2011-03-03 2012-09-12 엘에스전선 주식회사 풍력발전 시스템의 초기 구동을 위한 양방향 컨버터, 그를 포함한 초기 구동 장치 및 방법
CN104158169A (zh) * 2014-05-16 2014-11-19 湖南工业大学 一种光伏直流微网母线电压控制方法
CN105633983A (zh) * 2016-03-01 2016-06-01 国网甘肃省电力公司 采用超级电容提升风电机组频率支撑能力的控制系统
CN105790298A (zh) * 2014-12-23 2016-07-20 台达电子工业股份有限公司 风力发电控制装置及风力发电系统
US20160285399A1 (en) * 2015-03-24 2016-09-29 Delta Electronics, Inc. Wind power generation system and control method thereof
CN206517328U (zh) * 2016-11-23 2017-09-22 台达电子工业股份有限公司 风力发电系统

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101404476A (zh) * 2008-10-15 2009-04-08 东南大学 并网变速恒频风力发电机组运行控制方法
TWI473936B (zh) * 2012-04-26 2015-02-21 Univ Nat Changhua Education Wind power generator with constant power tracking and its control method
DE102012215575A1 (de) * 2012-09-03 2014-03-06 Wobben Properties Gmbh Verfahren und Regeleinrichtung für eine Windenergieanlage sowie Computerprogrammprodukt, digitales Speichermedium und Windenergieanlage
TW201538846A (zh) * 2014-04-09 2015-10-16 shun-liang Xu 風力發電機輔助啓動系統

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101291068A (zh) * 2007-04-18 2008-10-22 上海御能动力科技有限公司 一种发电功率全控并网式风力发电驱动系统
CN101950973A (zh) * 2010-09-29 2011-01-19 上海电力学院 双馈风力发电机组控制系统及稳定控制方法
KR20120100228A (ko) * 2011-03-03 2012-09-12 엘에스전선 주식회사 풍력발전 시스템의 초기 구동을 위한 양방향 컨버터, 그를 포함한 초기 구동 장치 및 방법
CN104158169A (zh) * 2014-05-16 2014-11-19 湖南工业大学 一种光伏直流微网母线电压控制方法
CN105790298A (zh) * 2014-12-23 2016-07-20 台达电子工业股份有限公司 风力发电控制装置及风力发电系统
US20160285399A1 (en) * 2015-03-24 2016-09-29 Delta Electronics, Inc. Wind power generation system and control method thereof
CN105633983A (zh) * 2016-03-01 2016-06-01 国网甘肃省电力公司 采用超级电容提升风电机组频率支撑能力的控制系统
CN206517328U (zh) * 2016-11-23 2017-09-22 台达电子工业股份有限公司 风力发电系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王鹏 等: "超级电容储能系统在风电系统低电压穿越中的设计及应用", 《中国电机工程学报》 *
陈娜娜: "风电储能系统控制策略的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库-工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108869174A (zh) * 2018-06-15 2018-11-23 西安交通大学 一种非线性建模的风力发电机叶片固有频率工况补偿方法
CN109038615A (zh) * 2018-07-19 2018-12-18 华中科技大学 一种用于抑制柔性直流输电系统功率振荡的稳定器
CN109038615B (zh) * 2018-07-19 2020-05-19 华中科技大学 一种用于抑制柔性直流输电系统功率振荡的稳定器
CN109245177A (zh) * 2018-11-30 2019-01-18 国网山东省电力公司经济技术研究院 一种基于dfig的双模柔性切换控制方法
CN111664062A (zh) * 2020-06-16 2020-09-15 湖南科技大学 基于新型可切换趋近率的双馈感应电机故障检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI631787B (zh) 2018-08-01
TW201820735A (zh) 2018-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
De Matos et al. Power control in ac isolated microgrids with renewable energy sources and energy storage systems
Justo et al. Doubly-fed induction generator based wind turbines: A comprehensive review of fault ride-through strategies
US9897074B2 (en) Wind turbine system including parallel converters for active current production within over-current margins
Chen et al. Autonomous DC voltage control of a DC microgrid with multiple slack terminals
Liserre et al. Overview of multi-MW wind turbines and wind parks
CN107005058B (zh) 用于优化风力涡轮机操作的系统和方法
Hansen et al. Dynamic wind turbine models in power system simulation tool DIgSILENT
Yuan et al. Control of variable pitch and variable speed direct-drive wind turbines in weak grid systems with active power balance
JP5865602B2 (ja) バッテリと電力網との間で電気エネルギーを交換するための電力交換システム、および、バッテリと電力網との間で電気エネルギーを交換する方法
CN102510120B (zh) 一种基于虚拟阻抗的微网逆变器电压电流双环下垂控制方法
US8264094B2 (en) High voltage direct current link transmission system for variable speed wind turbine
Hansen et al. Modelling and control of variable‐speed multi‐pole permanent magnet synchronous generator wind turbine
CN101278453B (zh) 具有甩负荷和功率变换器的风车功率流控制设备和方法
EP2570661B1 (en) Inrush current protection for wind turbines and wind farms
Qiao et al. Grid connection requirements and solutions for DFIG wind turbines
US7755209B2 (en) Power converters
US8880228B2 (en) System and method for mitigating an electric unbalance of a three-phase current at a point of common coupling between a wind farm and a power grid
US8537581B2 (en) Power converter system and methods of operating a power converter system
Tripathi et al. Grid-integrated permanent magnet synchronous generator based wind energy conversion systems: A technology review
CN101860038B (zh) 用于控制并网发电系统的系统和方法
EP3075054B1 (en) Reconfiguration of the reactive power loop of a wind power plant
EP2499714B1 (en) Power oscillation damping employing a full or partial conversion wind turbine
AU2007270844B2 (en) High voltage direct current link transmission system for variable speed wind turbine
EP1946436B1 (en) Power converters
Wang et al. Coordinated control of DFIG and FSIG-based wind farms under unbalanced grid conditions

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination