專利名稱：一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中抑制輸入電網(wǎng)功率波動(dòng)的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及抑制輸入電網(wǎng)功率波動(dòng)的控制方 法，具體地說是利用直流側(cè)電容來抑制功率波動(dòng)的控制方法。
技術(shù)背景近年來，隨著能源危機(jī)及環(huán)境問題的不斷加劇，各國政府都將注意力放于 能源探求上?？稍偕茉粗械娘L(fēng)能因?yàn)槠鋬?chǔ)量較大，無污染，趨于產(chǎn)業(yè)化而 備受關(guān)注。風(fēng)電系統(tǒng)本身的造價(jià)及成本較高，故風(fēng)場(chǎng)經(jīng)營者都追求最大風(fēng)能 利用來提高系統(tǒng)的利用率。同時(shí)，風(fēng)本身具有隨機(jī)性和變化性，風(fēng)能和風(fēng)速 的三次方成正比，在風(fēng)速劇烈變化時(shí)風(fēng)能的變化更為劇烈。當(dāng)容量較大的風(fēng) 力發(fā)電系統(tǒng)連入電網(wǎng)或者在偏遠(yuǎn)地區(qū)單獨(dú)給負(fù)載供電時(shí)，前者由于給電網(wǎng)注 入的不斷波動(dòng)的功率會(huì)給電力系統(tǒng)帶來頻率穩(wěn)定性的影響，后者同樣由于輸 出功率的波動(dòng)而給負(fù)載帶來影響。通過文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的研究專家們提出了多種解決風(fēng)力發(fā) 電系統(tǒng)中功率波動(dòng)的方法，主要可分為兩類， 一類是利用槳距角的控制捕獲 相對(duì)平滑的風(fēng)能；另一類是利用儲(chǔ)能元件來對(duì)能量的流動(dòng)進(jìn)行控制。第一類 中.T. Senjyu.、 R. Sakamoto.等學(xué)者在文獻(xiàn)1. "Output Power Leveling of Wind Turbine Generator for All Operating Regions by Pitch Angle Control" (IEEE Transactions on Energy conversion, June 2006, Vol.21, No.2, pp.467-475.)、 2. "Output Power Leveling of Wind Turbine Generator by Pitch Angle Control Using Adaptive Control Method" (2004 International Conference on Power System Technology, Nov. 2004, Vol.1, pp.834-839.)、 3. "Output Power Leveling of Wind Farm Using Pitch Angle Control with Fuzzy Neural Network" (IEEE PowerEngineering Society General Meeting, June 2006, 8 pp, 1709377.)、 4. "Output Power Leveling of Wind Turbine by Pitch Angle Control Using Hoo Control" (Power Systems Conference and Exposition, 2006， PSCE 2006 , Oct.-Nov. 2006， pp.2044-2049.)中提出在全風(fēng)速范圍內(nèi)用諸如自適應(yīng)控制、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控第ij 、 魯棒控制等對(duì)槳距角進(jìn)行控制以獲得平滑輸入電網(wǎng)功率的效果，該種方法減 小了系統(tǒng)的最大風(fēng)能利用，而且控制較為復(fù)雜，槳距角的機(jī)械部件需要不斷 動(dòng)作，有較大的機(jī)械磨損。第二類中，學(xué)者T. Kinjo等在文獻(xiàn)"Output Leveling of Renewable Energy by Electric Double-Layer Capacitor Applied for Energy Storage System" (IEEE Transactions on Energy conversion, Vol.21, No.l， March 2006, pp.221-227.)中對(duì)以往包含電解電容的儲(chǔ)能電路進(jìn)行了改進(jìn)，其容量不 依賴于直流側(cè)電壓，且減少了串聯(lián)電解電容單元的數(shù)量，該系統(tǒng)具有較為復(fù) 雜的結(jié)構(gòu)，需要較為復(fù)雜的控制；學(xué)者J.D. Boyes等在文獻(xiàn)"Technologies for Energy Storage Flywheels and Super Conducting Magnetic Energy Storage"'(IEEE Power Engineering Society Summer Meeting, Vol.3， July 2000, pp.1548-1550.)對(duì) 比了超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)和飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在很短的時(shí)間內(nèi)釋放 或吸收大量的功率，相應(yīng)的需要低溫制冷柜和附帶子系統(tǒng)，飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)將 電功率轉(zhuǎn)化為機(jī)械功率，對(duì)安裝地點(diǎn)有要求且需要維護(hù)。學(xué)者W. Li等在文獻(xiàn)"Attenuation of W^nd Power Fluctuations in Wind Turbine Generators using a DC Bus Capacitor Based Filtering Control Scheme" (Industry Applications Conference, IAS 2006， Vol.l， Oct. 2006, pp.216-221.)中提到用直流側(cè)電容來吸收部分波動(dòng)的功率這一類似思想，該種方法的仿真驗(yàn) 證基于直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的雙PWM變流器，用到AGC控制器(文中未詳 細(xì)論述)以及較為復(fù)雜的濾波算法計(jì)算出直流側(cè)電壓的指令，目的是吸收特 定頻率范圍內(nèi)的功率波動(dòng)。風(fēng)速不同時(shí)不同頻率范圍風(fēng)能波動(dòng)的幅度不同， 在不同風(fēng)場(chǎng)及不同裝置下需要設(shè)計(jì)不同的濾波算法。而且文中所提方法只吸 收特定頻率范圍內(nèi)的功率波動(dòng)，在降低電容儲(chǔ)能系統(tǒng)容量的同時(shí)，也降低了抑制風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中功率波動(dòng)的效果。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提出一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中抑制輸入電網(wǎng)功率波動(dòng)的控制方法，該風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)采用PWM逆變器，利用直流側(cè)電容來抑制功率波動(dòng)， 而且，本方法能夠有效利用現(xiàn)有裝置，控制算法簡單，無需額外的輔助裝置。 本發(fā)明基于采用PWM逆變器和具有直流側(cè)電容器的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其原 理是利用直流側(cè)電容器的儲(chǔ)能作用以及其直流側(cè)電壓允許在一定范圍內(nèi)波動(dòng) 的特性，通過對(duì)直流側(cè)電壓的適當(dāng)調(diào)節(jié)來抑制因風(fēng)能功率波動(dòng)而引起PWM逆 變器輸出功率的波動(dòng)，目的在于實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲的同時(shí)，減小對(duì)電網(wǎng)的影 響。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的， 一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中抑制輸入電網(wǎng)功率 波動(dòng)的控制方法，該方法基于具有電壓源型變流器的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，該風(fēng)力 發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)力機(jī)，該風(fēng)力機(jī)與同步發(fā)電機(jī)同軸連接，同步發(fā)電機(jī)的三相 輸出端與整流器、PWM逆變器和電網(wǎng)依次串聯(lián)，所述整流器輸出端與PWM 逆變器輸入端之間并接有電容器，其電容量為C，額定電壓為"^，直流側(cè)輸 入功率為尸,力，直流側(cè)輸出功率為戶。w ，其特征在于，控制步驟如下步驟i計(jì)算直流側(cè)電容器的輸入功単/^， A=7>^-; sxi.5"g2，其中rw，l為同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩及機(jī)械轉(zhuǎn)速，凡為同步發(fā)電機(jī)的定子電阻，/g為經(jīng)過Park 變換后同步發(fā)電機(jī)的定子轉(zhuǎn)矩電流；步驟2計(jì)算直流側(cè)電容器的輸出功率尸。w，《,,=^(>《,,w,,3， Cp為風(fēng)能利用系數(shù)，P為空氣密度，^為風(fēng)輪掃掠面積，K，w一。^^為風(fēng)力發(fā)電裝置的 統(tǒng)計(jì)平均風(fēng)速；步驟3 求取直流側(cè)電容器的電壓計(jì)算值w^，根據(jù)AP-^-^和 k,xCx,xd^'fA/^dr，其中/為積分時(shí)間，r為積分變量，Z1P為直流側(cè)的瞬時(shí)功率，可得"由、悟x^,-Odr + C其中，"^為積分的初始值，也就是直流側(cè)電壓額定值；步驟4 利用直流側(cè)電壓計(jì)算值t^作為直流側(cè)電壓指令值來控制PWM逆 變器，保證在直流側(cè)電容電壓z^為85%"^~110%"^內(nèi)，即可抑制輸入電網(wǎng) 的功率波動(dòng)。本發(fā)明步驟4的進(jìn)一步優(yōu)化為PWM逆變器采用電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)的雙 環(huán)控制，直流側(cè)電壓計(jì)算值w^做為電壓環(huán)的指令值"《，但是，當(dāng)~。>110%^日寸，" 取110%l^ce ， 當(dāng)W卻< 850/o W血e時(shí)，" 取85% i^ce。本發(fā)明步驟4的更進(jìn)一步優(yōu)化為監(jiān)控直流側(cè)電壓計(jì)算值"^，當(dāng)85% "血e< "々< 110% w^時(shí)，PWM逆變器采用電流環(huán)單獨(dú)控制；當(dāng)"^>110%"^ 時(shí)，PWM逆變器采用電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)的雙環(huán)控制，電壓環(huán)的指令值 取110%"^;當(dāng)"卻<85%"^時(shí)，PWM逆變器采用電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)的雙 環(huán)控制，電壓環(huán)的指令值"《取85%"^。由于本發(fā)明利用了直流側(cè)電容器的儲(chǔ)能作用以及其直流側(cè)電壓允許在一 定范圍內(nèi)波動(dòng)的特性，通過對(duì)直流側(cè)電壓的適當(dāng)調(diào)節(jié)來抑制因風(fēng)能功率波動(dòng) 而引起輸出功率的波動(dòng)，無需額外的輔助裝置的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了最大風(fēng)能捕獲， 減小對(duì)電網(wǎng)的影響。并且本發(fā)明利用直流側(cè)電壓計(jì)算值在 85%"^~110%"^內(nèi)，PWM逆變器采用電流環(huán)單獨(dú)控制，可以更好的提高響 應(yīng)速度。本發(fā)明的電壓環(huán)控制，尤其是當(dāng)直流側(cè)電壓計(jì)算值t^/在85% ^廣110°/。"^之外時(shí)，電壓環(huán)指令值"《取邊界值85%"^或110%^ce，可以 最大限度的利用電容器的儲(chǔ)能作用，又能穩(wěn)定地保證電容器的安全，乃至整 個(gè)系統(tǒng)的安全。


圖1為電壓源型變流器的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 圖2為PWM逆變器控制框圖。圖3為應(yīng)用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的仿真效果圖。其中圖3 (a)為風(fēng)場(chǎng)10min實(shí)測(cè)風(fēng)速波動(dòng)圖；圖3 (b)為對(duì)應(yīng)圖3 (a)的10min實(shí)際風(fēng)能波動(dòng)圖；圖3 (c)為直流側(cè)給定電壓(實(shí)線)和直流側(cè)實(shí)際電壓(虛線)波動(dòng)圖；圖3 (d)為捕獲的最大風(fēng)能(虛線)和使用本發(fā)明后輸入電網(wǎng)的功 率(實(shí)線)波動(dòng)圖；圖4為本發(fā)明的等效實(shí)驗(yàn)電路及實(shí)驗(yàn)效果波形圖； 其中圖4 (a)為本發(fā)明的等效實(shí)驗(yàn)電路圖；圖4 (b)為未采用本發(fā)明的等效實(shí)驗(yàn)效果波形圖； 圖4 (c)為采用本發(fā)明的等效實(shí)驗(yàn)效果波形圖。 在圖4 (b)、圖4 (c)中CH1 (①)整流橋輸入交流電壓(v,"")， 100v/div; CH2 (②)A相電網(wǎng)電壓(v/f」)，100v/div; CH3 (③)A相電網(wǎng)輸入電流(/?！?)， 10A/div; CH4 ( ):直流側(cè)電壓，100v/div。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。 參照?qǐng)Dl，電壓源型變流器的風(fēng)力發(fā)電裝置，該風(fēng)力發(fā)電裝置包括風(fēng)力機(jī)， 風(fēng)以風(fēng)速Kw^帶動(dòng)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)力機(jī)與永磁同步發(fā)電機(jī)同軸連接，轉(zhuǎn)矩為 7;，轉(zhuǎn)速為a^。永磁同步發(fā)電機(jī)的三相輸出端(經(jīng)Park變換后，發(fā)電機(jī)的端 口電壓和轉(zhuǎn)矩電流分別為Kg， 與PWM整流器相連，PWM整流器輸出與 PWM逆變器輸入端相接，PWM逆變器輸出端(經(jīng)3/2變換和旋轉(zhuǎn)變換后， 逆變器與電網(wǎng)連接處和A相同向的電壓和電流分別為^，。)接入電網(wǎng)，所 述PWM整流器輸出與PWM逆變器輸入端之間并接有電容器，電容量為C， 其額定工作電壓為ww，電容電流為^ ，實(shí)際直流側(cè)電壓為~e，直流側(cè)輸入功率為尸,力，輸出功率為尸。w 。直流側(cè)電壓t^可調(diào)控，且其調(diào)控范圍為電容 器額定電壓值W&的85%~110%。參照?qǐng)D2， PWM逆變器采用正弦脈寬調(diào)制技術(shù)(SPWM)以及電流內(nèi)環(huán) 電壓外環(huán)的雙環(huán)控制。電壓環(huán)指令為w^與實(shí)際直流側(cè)電壓值t^的誤差信 號(hào)經(jīng)過電壓調(diào)節(jié)器后作為電流環(huán)指令/ ，電流環(huán)指令z'^與逆變器輸出電流 檢測(cè)信號(hào)^的差值再經(jīng)過電流調(diào)節(jié)器后送入PWM波生成器，PWM波生成器 產(chǎn)生控制PWM逆變器的脈沖信號(hào)。本發(fā)明的控制方法具體是這樣實(shí)現(xiàn)的-步驟1計(jì)算直流側(cè)電容器的輸入功率尸,-。忽略永磁同步發(fā)電機(jī)的機(jī)械摩擦損耗、渦流損耗及磁滯損耗，具體計(jì) 算如下<formula>formula see original document page 9</formula>從公式(1)(2)(3)可得d'x^-及,xl.5x^ (4) 式中4， c^一風(fēng)力機(jī)(永磁同步發(fā)電機(jī))轉(zhuǎn)矩及機(jī)械轉(zhuǎn)速，為測(cè)量值；」尸G，尸e。m^eH—永磁同步發(fā)電機(jī)和PWM整流器的損耗；A—永磁同步發(fā)電機(jī)的定子電阻，為電機(jī)參數(shù)； z'g—經(jīng)過Park變換后永磁同步發(fā)電機(jī)的定子轉(zhuǎn)矩電流。 步驟2計(jì)算直流側(cè)電容器的輸出功率戶。"，不考慮逆變器的損耗時(shí)，戶。w也即PWM逆變器輸入電網(wǎng)的平均功率， 具體計(jì)算如下C, = 5 (5) 式中Cp—風(fēng)能利用系數(shù)；空氣密度， 一般為1.25kg/m3;^ 一風(fēng)輪掃掠面積，為兀f， / 為風(fēng)力機(jī)半徑，是系統(tǒng)參數(shù)； K，W—。vm^——平均風(fēng)速，通過獲取風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)速統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可計(jì) 算平均風(fēng)速F,w，^^是系統(tǒng)參數(shù)值。步驟3 求取直流側(cè)電容器的電壓計(jì)算值W^.要使輸入電網(wǎng)的功率相對(duì)平滑，直流側(cè)電容器所應(yīng)吸收或釋放的瞬時(shí)功 率值為ZLP，其中A^ = H (6)又由于A/^.x^.=CxWc/c.X^^ (7)故有)^xCx^b<dT= ]"APxdT (8)"勿=、7 X I一 O d『+ C (9)式中ZIP——直流側(cè)的瞬時(shí)功率，計(jì)算值；C， &， "&， ——直流側(cè)電容，電流，電壓瞬時(shí)值及計(jì)算值； ——積分時(shí)間； r——積分變量；——積分的初始值，也就是直流側(cè)電容器的電壓額定值。 步驟4利用直流側(cè)電壓計(jì)算值w^.作為直流側(cè)電壓指令值來控制PWM逆 變器，保證在直流側(cè)電容電壓z^為85% "&~110% 內(nèi)，即可抑制輸入電網(wǎng) 的功率波動(dòng)。本發(fā)明步驟4的進(jìn)一步優(yōu)化為PWM逆變器采用電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)的雙 環(huán)控制，直流側(cè)電壓計(jì)算值"勿做為電壓環(huán)的指令值"《 ，當(dāng)"勿> 110%^ce時(shí)，" 取110%z^ce， 當(dāng)< 85% wrfce時(shí)，" 取850/o wA.e。本發(fā)明步驟4的更進(jìn)一步優(yōu)化為監(jiān)控直流側(cè)電壓計(jì)算值"^，當(dāng)85%"# < "勿<110°/。 "^時(shí)，PWM逆變器采用電流環(huán)單獨(dú)控制；當(dāng)"勿>110% 時(shí)，PWM逆變器采用電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)的雙環(huán)控制，電壓環(huán)的指令值 取110%"^;當(dāng)^<85%Wcfce時(shí)，PWM逆變器采用電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)的雙 環(huán)控制，電壓環(huán)的指令值"《取85% w^。本發(fā)明的電流環(huán)控制原理，根據(jù)輸入電網(wǎng)功率^,=/,><^/ ,故直流側(cè)電壓 和有功電流之間的關(guān)系為]*。々d r = )*( dc x C x ,) x d 7" (10)式中^， ^為經(jīng)3/2變換和旋轉(zhuǎn)變換后，PWM逆變器與電網(wǎng)連接處和A相 同向的電壓和電流?？刂?恒定，則(10)中等式左邊積分號(hào)內(nèi)值為恒定值，右 邊積分號(hào)內(nèi)也必然需要恒定，而直流側(cè)輸入功率本身隨風(fēng)速波動(dòng)而波動(dòng)， 所以此時(shí)必然有"&波動(dòng)來抵消尸, 的變化來平衡等式，也就是可以通過控制 ^恒定來間接控制w&，利用電容器吸收或釋放能量的作用，達(dá)到抑制輸入電 網(wǎng)功率波動(dòng)的目的。并且本發(fā)明利用直流側(cè)電壓計(jì)算值"卻在85% "^~110%"^內(nèi)時(shí)，PWM逆變器采用電流環(huán)單獨(dú)控制，可以更好的提高響應(yīng) 速度。為了驗(yàn)證本發(fā)明，圖3給出了本發(fā)明的仿真效果。該仿真基礎(chǔ)是中國某地 風(fēng)場(chǎng)IO分鐘內(nèi)實(shí)測(cè)的風(fēng)速數(shù)據(jù)，因?yàn)楸景l(fā)明方法是在直流側(cè)電容器原有功能 上的一項(xiàng)附加功能，故參數(shù)選擇完全可按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行選擇。從仿 真圖中可以得到，對(duì)應(yīng)于圖3 (a)風(fēng)速，風(fēng)能對(duì)應(yīng)的功率變化非常劇烈參照 圖3 (b)，控制發(fā)電機(jī)進(jìn)行最大風(fēng)能捕獲。采用本發(fā)明方法后，因?yàn)榭刂浦绷?側(cè)電壓(虛線)跟蹤指令(實(shí)線)的變化如圖3 (c)所示，吸收了本該輸入 電網(wǎng)的波動(dòng)的功率，由圖3 (d)可以看出，輸入電網(wǎng)的功率(實(shí)線)相對(duì)于 風(fēng)力機(jī)捕獲的功率(虛線)平滑了許多。在約8.3分鐘時(shí)，由于直流側(cè)電壓達(dá)到了上限值，故不再起到功率控制的作用，此時(shí)輸入電網(wǎng)的功率跟隨捕獲功 率的波動(dòng)而波動(dòng)。這一比較說明在本控制方法起作用的范圍內(nèi)，能夠取得良 好的抑制輸入電網(wǎng)功率波動(dòng)的效果。當(dāng)然，在成本允許時(shí)，直流側(cè)電容的取 值越大以及直流側(cè)電容電壓選擇越高，本控制方法可起作用的時(shí)間越長，對(duì) 功率的控制效果越好。圖4給出了本發(fā)明中等效控制方法的實(shí)驗(yàn)效果圖。本實(shí)驗(yàn)在2kVA的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，參照?qǐng)D4(a)，系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)電路由交流電源^給二極管不可控整流 橋1供電，二極管不可控整流橋l、 PWM逆變器2、進(jìn)線電感L和電網(wǎng)依次 串聯(lián)，直流側(cè)電容器C并接在二極管不可控整流橋1、 PWM逆變器2之間。 對(duì)于PWM逆變器2而言，用前級(jí)二極管不可控整流橋1近似模擬電流源特性 來代替原PWM整流器的輸入效果。具體實(shí)驗(yàn)波形參照?qǐng)D4 (b)和圖4 (c)，波形①是整流橋的輸入電壓(代 表輸入功率的波動(dòng))，波形②是電網(wǎng)A相電壓，波形③是電網(wǎng)A相輸入電流 (代表輸入電網(wǎng)功率)，波形④是直流側(cè)電壓。通過比較可得，采用等效控制 通過直接給定電流環(huán)的指令后，電網(wǎng)輸入電流幅度(c)相對(duì)于沒有采用等效 控制(b)時(shí)變化較小，意味著平滑了輸入電網(wǎng)的功率波動(dòng)。這一比較說明在 本控制方法起作用的范圍內(nèi)，能夠取得良好的抑制輸入電網(wǎng)功率波動(dòng)的效果， 而且本發(fā)明方法不僅適用于前級(jí)為PWM整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同樣適用于前級(jí) 為不可控整流的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1、一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中抑制輸入電網(wǎng)功率波動(dòng)的控制方法，該方法基于具有電壓源型變流器的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，該風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)力機(jī)，該風(fēng)力機(jī)與同步發(fā)電機(jī)同軸連接，同步發(fā)電機(jī)的三相輸出端與整流器、PWM逆變器和電網(wǎng)依次串聯(lián)，所述整流器輸出端與PWM逆變器輸入端之間并接有電容器，其電容量為C，額定電壓為udce，直流側(cè)輸入功率為Pin，直流側(cè)輸出功率為Pout，其特征在于，控制步驟如下步驟一計(jì)算直流側(cè)電容器的輸入功率Pin，Pin＝Tm×ωm-Rs×1.5×ig2，其中Tm，ωm為同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩及機(jī)械轉(zhuǎn)速，Rs為同步發(fā)電機(jī)的定子電阻，ig為經(jīng)過Park變換后同步發(fā)電機(jī)的定子轉(zhuǎn)矩電流；步驟二計(jì)算直流側(cè)電容器的輸出功率Pout，<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><msub> <mi>P</mi> <mi>out</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn></mfrac><msub> <mi>C</mi> <mi>p</mi></msub><mi>&rho;A</mi><msup> <msub><mi>V</mi><mrow> <mo>_</mo> <mi>wind</mi> <mo>_</mo> <mi>average</mi></mrow> </msub> <mn>3</mn></msup><mo>,</mo> </mrow></math>]]></math-cwu><!--img id="icf0001" file="S2008100174309C00011.gif" wi="176" he="35" img-content="drawing" img-format="tif"/-->Cp為風(fēng)能利用系數(shù)，ρ為空氣密度，A為風(fēng)輪掃掠面積，V_wind_average為風(fēng)力發(fā)電裝置的統(tǒng)計(jì)平均風(fēng)速；步驟三求取直流側(cè)電容器的電壓計(jì)算值udcj，根據(jù)ΔP＝Pin-Pout和
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中抑制輸入電網(wǎng)功率波動(dòng)的 控制方法，其特征在于，所述利用直流側(cè)電壓計(jì)算值"^/作為直流側(cè)電壓指令 值來控制PWM逆變器，具體是PWM逆變器采用電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)的雙環(huán)控 制，直流側(cè)電壓計(jì)算值"^做為電壓環(huán)的指令值但是，當(dāng)> 110%日寸，" 取1 100/oW&e， 當(dāng)< 85%時(shí)，" 取850/o ^ce。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中抑制輸入電網(wǎng)功率波動(dòng)的控制方法，其特征在于，所述利用直流側(cè)電壓計(jì)算值w^/作為直流側(cè)電壓指令值來控制PWM逆變器，具體是監(jiān)控直流側(cè)電壓計(jì)算值"勿，當(dāng)85% "化< w勿. < 110°/。 時(shí)，PWM逆變器采用電流環(huán)單獨(dú)控制；當(dāng)w勿> 110% 時(shí)，PWM 逆變器采用電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)的雙環(huán)控制，電壓環(huán)的指令值"《取110% ^fce;當(dāng)" <85%i^e時(shí)，PWM逆變器采用電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)的雙環(huán)控制， 電壓環(huán)的指令值"《取85%
全文摘要
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其公開一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中抑制輸入電網(wǎng)功率波動(dòng)的控制方法，該方法基于具有變流器和直流側(cè)電容器的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其控制步驟如下步驟一計(jì)算直流側(cè)電容器的輸入功率P_in；步驟二計(jì)算直流側(cè)電容器的輸出功率P_out；步驟三求取直流側(cè)電容電壓的計(jì)算值u_dcj；步驟四利用直流側(cè)電容電壓計(jì)算值u_dcj作為直流側(cè)電壓指令值來控制PWM逆變器，保證在直流側(cè)電容電壓u_dc為直流側(cè)電容器額定電壓u_dce的85％～110％內(nèi)，即可抑制輸入電網(wǎng)的功率波動(dòng)。本發(fā)明利用了直流側(cè)電容器的儲(chǔ)能作用，通過對(duì)直流側(cè)電壓的適當(dāng)調(diào)節(jié)來抑制因風(fēng)能所對(duì)應(yīng)的功率波動(dòng)而引起輸出功率的波動(dòng)，無需額外的輔助裝置，可以廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H02P9/48GK101232268SQ200810017430
公開日2008年7月30日 申請(qǐng)日期2008年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月29日
發(fā)明者劉進(jìn)軍, 晶 李, 超 楊, 敞 袁 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)