储能型直驱永磁风力发电系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105552966A(43)申请公布日2016.05.04(21)申请号201610094127.3(22)申请日2016.02.22(71)申请人南京相量电气有限公司地址210000江苏省南京市栖霞区尧化街道甘家边东108号2幢301室(72)发明人嵇志强刘步峰杨凌风(74)专利代理机构苏州中合知识产权代理事务所(普通合伙)32266代理人李中华(51)Int.Cl.H02J3/38(2006.01)H02J3/32(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称储能型直驱永磁风力发电系统(57)摘要本发明公开了一种储能型直驱永磁风力发电系统，包含有风轮机、永磁同步发电机、背靠背双PWM变流器、储能装置、并网变压器和控制系统，并网变压器与背靠背双PWM变流器相连接，背靠背双PWM变流器连接有永磁同步发电机，永磁同步发电机连接有风轮机，背靠背双PWM变流器与储能装置实现连接，且储能装置和背靠背双PWM变流器分别与控制系统实现连接，储能装置为由超级电容和锂电池组成的混合储能装置；达到提高并网电能质量和稳定性、维持直流电容电压、便于控制和兼顾风机运行时的电能质量管理和能量管理的目的。CN105552966ACN105552966A权利要求书1/1页1.一种储能型直驱永磁风力发电系统，其特征在于，包含有风轮机、永磁同步发电机、背靠背双PWM变流器、储能装置、并网变压器和控制系统，所述并网变压器与所述背靠背双PWM变流器相连接，所述背靠背双PWM变流器连接有永磁同步发电机，所述永磁同步发电机连接有所述风轮机，所述背靠背双PWM变流器与所述储能装置实现连接，且所述储能装置和所述背靠背双PWM变流器分别与所述控制系统实现连接，所述储能装置为由超级电容和锂电池组成的混合储能装置。2.根据权利要求1所述的储能型直驱永磁风力发电系统，其特征在于，所述背靠背双PWM变流器包含有机侧变流器和网侧变流器，所述机侧变流器与所述永磁同步发电机实现连接，所述网侧变流器与所述并网变压器实现连接，所述机侧变流器与所述网侧变流器共享直流侧，所述储能装置与所述直流侧相连接。3.根据权利要求1所述的储能型直驱永磁风力发电系统，其特征在于，所述超级电容和锂电池并联，且所述超级电容和锂电池均由降压-升压斩波电路进行DC/DC转换。4.根据权利要求2所述的储能型直驱永磁风力发电系统，其特征在于，所述控制系统包含由第一控制器、第二控制器和储能控制器，所述第一控制器与所述机侧变流器相连接，所述第二控制器与所述网侧变流器相连接，所述储能控制器分别与所述超级电容和锂电池实现连接。5.根据权利要求1所述的储能型直驱永磁风力发电系统，其特征在于，所述超级电容用于风速突变引起的高频风电出力变化，所述锂电池用于补偿相对平缓的低频风电出力波动。2CN105552966A说明书1/3页储能型直驱永磁风力发电系统技术领域[0001]本发明专利涉及风力发电技术和储能技术，具体涉及一种带储能的直驱永磁风力发电系统。背景技术[0002]风力发电是利用新能源的有效途径，风能具有随机变化的特性，风力发电机的输出功率通常随着风速大幅快速变化，会对电网电能质量和电网稳定性产生影响。[0003]直驱永磁风力发电机通过一个双PWM变流器与电网相连，其定子电压不受电网电压的约束，而定子电流则受到机侧变流器的控制。机侧变流器将发电机发出的交流电变换成直流，并控制发电机的输出功率，实现最佳风能捕获；网侧变流器将直流电能逆变成与电网同频率、同幅值的交流量，并控制并网电能的功率因数和直流侧电压的稳定。[0004]但由于风电机组的输出功率主要受风速、气压、温度等多方面影响，会经常发生波动，在并网运行过程中，其输出功率的随机波动将带来电力系统中频率不稳定、电压闪变等问题，另外，在并网运行时，发生外部故障导致功率无法通过网侧变流器输送出去时，会使得直流电容电压升高，危及设备；在离网运行时，波动的功率会影响发电设备与用电设备的动态功率平衡，影响风力发电系统的稳定运行，此外，直流电容电压保持稳定也需要一定的措施。[0005]目前，过直流侧泄流电路能部分解决直流电容电压过高等问题，但效果一般；采用储能装置可解决功率波动问题，但现有的设计都是将储能装置独立出来，即储能装置通过能量转换设备(PCS)连接在风电设备功率输出端口，对功率波动进行补偿，这种方法将储能装置与风力发电系统变流器分成相对独立的系统进行控制，不能通过原有风力发电系统控制器统一调控，降低了控制的可靠性。发明内容[0006]为解决上述技术问题，本发明提出了储能型直驱永磁风力发电系统，以达到提高并网电能质量和稳定性、维持直流电容电压、便于控制和兼顾风机运行时的电能质量管理和能量管