基于電池儲能的風力發電機電能質量控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于電池儲能的風力發電機電能質量控制器，它包括：兩個并聯的逆變器I和逆變器II，所述逆變器I和逆變器I的三相交流側依次經濾波電感、接觸器并接于電網三相進線端，所述逆變器I和逆變器II的直流側接直流母線；并聯于逆變器II兩側的儲能電池組，雙向DC/DC變換器和控制電路，并公開了一種控制方法，本實用新型采用獨立的對風力發電機輸出功率波動和諧波進行補償，精確控制風力發電機輸出的電能質量；借助直流母線，共用儲能電池，減少電池容量冗余，本實用新型通過PI控制平抑風力發電機能量輸出的波動，同時對電池組充、放電進行控制，響應速度快。
【專利說明】基于電池儲能的風力發電機電能質量控制器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種風力發電機電能質量控制器，尤其涉及一種基于電池儲能的風力發電機電能質量控制器。
【背景技術】
[0002]風力發電在電力系統中所占的比重日益增加，我國風力資源豐富的地區多分布于電網相對薄弱的中西部，大量風電機組的并網給現有電力系統的正常運行帶來極大的挑戰。由于風能的能量密度低、隨機性和不穩定性等特點，給大型風力發電機組的并網控制帶來困難。
[0003]風力發電機的能量具有很大的波動性和不確定性，這一特點極易造成配電網電壓跌落、閃變，甚至短時供電中斷。同時，大部分風力發電機不能直接提供50Hz交流電能輸出，需經電力電子器件進行電能形式變化后接入電網，這樣可能會向電網注入大量諧波電流，增加了電網中發生諧振的可能性，嚴重威脅供配電系統的穩定與安全運行。因此，考慮配電網安全和用戶需求，必須綜合研究風力發電機對配電網電能質量的眾多影響因素，對風力發電機并網處注入電能的質量進行控制，這主要集中在電壓波動和諧波兩方面。
[0004]為了減小風力發電機能量輸出的波動性，一般通過儲能電池與風力發電機進行互補來實現，主要在交流側進行控制，各系統完全獨立，硬件成本高，協調控制復雜。特別是考慮到分布式電源和負荷所具有的分散性，以及不同類型的分布式電源與儲能裝置的不同組合方式時，其不同控制策略的協調和切換尤為復雜，不易實現。
[0005]對于諧波的控制，常利用有源濾波器和無源濾波器。有源濾波器利用電容組，針對特定次諧波的平抑效果很好，但是無法應對諧波的動態變化。有源濾波器能大大彌補無源濾波器的不足，但是需要另外加裝補償補償設備和電源，費用較高，資源投入大，不利于風力發電的推廣。
實用新型內容
[0006]為了減小風力發電機能量輸出的波動性和實現對諧波的控制，本實用新型采用如下技術方案:
[0007]一種基于電池儲能的風力發電機電能質量控制器，它包括:
[0008]兩個并聯的逆變器I和逆變器II，所述逆變器I和逆變器I的三相交流側依次經濾波電感、接觸器并接于電網三相進線端，所述逆變器I和逆變器II的直流側接直流母線，兩個并聯的逆變器I和逆變器II組成了諧波補償裝置；
[0009]儲能電池組:并聯于逆變器II的兩側；
[0010]雙向DC/DC變換器:并聯在所述儲能電池組的兩側，直流側接直流母線；
[0011]控制電路:控制電路包括控制器，控制器通過相應的驅動電路分別與并聯的逆變器1、逆變器II和雙向DC/DC變換器連接，所述控制器通過相應的信號調理電路分別與霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器連接，所述控制器還與接觸器連接。[0012]所述逆變器I和逆變器II均由三組絕緣雙極型晶體管反并聯二極管模塊構成的三相全控橋組成。
[0013]所述雙向DC/DC變換器包括兩個絕緣柵雙極型晶體管反并聯二極管構成的模塊，該模塊之間設有儲能電感。
[0014]所述逆變器I的直流側還與DC/DC變換器連接，DC/DC變換器與風力發電機連接，逆變器I兩側并聯由電容C。
[0015]所述控制器為DSP控制器。
[0016]本實用新型的有益效果:本實用新型采用獨立的對風力發電機輸出功率波動和諧波進行補償，精確控制風力發電機輸出的電能質量；借助直流母線，共用儲能電池，減少電池容量冗余，本實用新型通過PI控制平抑風力發電機能量輸出的波動，同時對電池組充、放電進行控制，響應速度快。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為風力發電機電能質量控制框圖；
[0018]圖2為DC/DC變換器控制原理圖；
[0019]圖3為諧波補償裝置控制原理圖；
[0020]圖4為控制電路原理圖。
[0021]其中，1.逆變器Ι，2.逆變器II，3.DC/DC變換器，4.雙向DC/DC變換器，5.風力發電機，6.控制器，7.接觸器，8.驅動電路，9.信號調理電路，10.霍爾電流傳感器，11.霍爾電壓傳感器，12.并聯逆變器。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。
[0023]如圖1、圖4所示，一種基于電池儲能的風力發電機電能質量控制器，它包括:
[0024]兩個并聯的逆變器Il和逆變器112，所述逆變器Il和逆變器112的三相交流側依次經濾波電感、接觸器并接于電網三相進線端，所述逆變器Il和逆變器112的直流側接直流母線，兩個并聯的逆變器Il和逆變器Π2組成了諧波補償裝置；
[0025]并聯于逆變器112兩側的儲能電池組；
[0026]雙向DC/DC變換器4:并聯在所述儲能電池組的兩側，直流側接直流母線；
[0027]控制電路:控制電路包括控制器6，控制器6通過相應的驅動電路8分別與并聯逆變器12和雙向DC/DC變換器4連接，所述控制器6通過相應的信號調理電路9分別與霍爾電壓傳感器11和霍爾電流傳感器10連接，所述控制器6還與接觸器7連接，并聯逆變器12為并聯的逆變器Il和逆變器112。
[0028]所述逆變器Il和逆變器112均由三組絕緣雙極型晶體管反并聯二極管模塊構成的三相全控橋組成。
[0029]所述雙向DC/DC變換器4包括兩個絕緣柵雙極型晶體管反并聯二極管構成的模塊，該模塊之間設有儲能電感。
[0030]所述逆變器11的直流側還與DC/DC變換器3連接，DC/DC變換器3與風力發電機5連接，逆變器Il兩側并聯由電容C。[0031]所述控制器6為DSP控制器。
[0032]圖2所示為DC/DC變換器控制原理圖；圖中風力發電機5輸出的有功功率為Pe，經一階低通濾波器得到并網平均有功功率參考值P即:
[0033]
【權利要求】
1.一種基于電池儲能的風力發電機電能質量控制器，其特征是，它包括: 兩個并聯的逆變器I和逆變器II，所述逆變器I和逆變器I的三相交流側依次經濾波電感、接觸器并接于電網三相進線端，所述逆變器I和逆變器II的直流側接直流母線，兩個并聯的逆變器I和逆變器II組成了諧波補償裝置； 儲能電池組:并聯于逆變器II的兩側； 雙向DC/DC變換器:并聯在所述儲能電池組的兩側，直流側接直流母線； 控制電路:控制電路包括DSP控制器，DSP控制器通過相應的驅動電路分別與并聯的逆變器1、逆變器II和雙向DC/DC變換器連接，所述DSP控制器通過相應的信號調理電路分別與霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器連接，所述DSP控制器還與接觸器連接。
2.如權利要求1所述一種基于電池儲能的風力發電機電能質量控制器，其特征是，所述逆變器I和逆變器II均由三組絕緣雙極型晶體管反并聯二極管模塊構成的三相全控橋組成。
3.如權利要求1所述一種基于電池儲能的風力發電機電能質量控制器，其特征是，所述雙向DC/DC變換器包括兩個絕緣柵雙極型晶體管反并聯二極管構成的模塊，該模塊之間設有儲能電感。
4.如權利要求1所述一種基于電池儲能的風力發電機電能質量控制器，其特征是，所述逆變器I的直流側還與DC/DC變換器連接，DC/DC變換器與風力發電機連接，逆變器I兩側并聯由電容C。
【文檔編號】H02J3/32GK203761056SQ201320516180
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年8月22日 優先權日:2013年8月22日
【發明者】王彥良, 金立軍, 魏然, 陳曉紅, 周科, 劉宗杰, 王一飛, 鄭凱, 張磊, 尚鵬, 孫浩 申請人:國家電網公司, 山東電力集團公司濟寧供電公司