本案涉及一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，特別涉及一種可于全功率發(fā)電模式和雙饋發(fā)電模式進(jìn)行切換，且通過儲(chǔ)能模塊的充電/放電的運(yùn)作來抑制不利于電網(wǎng)及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的事件的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

眾所周知，目前的兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中主要包括兩種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，即，全功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。換言之，當(dāng)前的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用雙饋發(fā)電模式，而另一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用全功率發(fā)電模式。一般來說，全功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要由全功率變換器和全功率發(fā)電機(jī)(如，永磁同步發(fā)電機(jī)、電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)、感應(yīng)發(fā)電機(jī))組成，其發(fā)電運(yùn)行范圍寬，切入風(fēng)速低，發(fā)電效率高，對(duì)電網(wǎng)的適應(yīng)性好，然而，全功率變換器需要處理的功率較大，進(jìn)而對(duì)開關(guān)器件的應(yīng)力要求高，高應(yīng)力的開關(guān)器件對(duì)工藝是一個(gè)挑戰(zhàn)，提高開關(guān)器件的工藝，會(huì)造成價(jià)格的提升，因而全功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)和全功率變換器的價(jià)格較昂貴。雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要由雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)和雙饋?zhàn)儞Q器組成，其相對(duì)于全功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組價(jià)格便宜，但在低風(fēng)速下的發(fā)電效率較低。此外，雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用的雙饋發(fā)電機(jī)本身在低轉(zhuǎn)速下的損耗較大，并且變流器中電子器件耐壓受發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍限制，使得發(fā)電運(yùn)行范圍窄。

更甚者，目前的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制策略乃是采用最大功率跟蹤控制(Maximum power point tracking；MPPT)，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以最大發(fā)電功率輸出電能，然而此種控制策略卻對(duì)電網(wǎng)頻率的變化沒有響應(yīng)，又隨著風(fēng)電滲透率越來越大，導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)的慣性越來越小，電網(wǎng)頻率的波動(dòng)將更為明顯。因此為了改善此問題，目前的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)便利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)來參與一次調(diào)頻及慣量調(diào)頻，亦即通過吸收和釋放風(fēng)力發(fā)電機(jī)之轉(zhuǎn)子的動(dòng)能，來發(fā)出或吸收一部分有功功率，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)頻，以達(dá)到提高電網(wǎng)穩(wěn)定性的目的。然而利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)來進(jìn)行調(diào)頻卻存在兩個(gè)缺點(diǎn)，其中之一缺點(diǎn)為由于需要預(yù)留風(fēng) 力發(fā)電機(jī)10％～15％的放電能力來進(jìn)行調(diào)頻，故改變了最大功率跟蹤曲線，且犧牲了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電量，另一缺點(diǎn)則為在調(diào)頻時(shí)，低頻功率的波動(dòng)與抑制傳動(dòng)鏈的低頻振蕩會(huì)相耦合，進(jìn)而加劇振蕩，如此一來，電能質(zhì)量下降，嚴(yán)重時(shí)可能出現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組損壞。現(xiàn)有做法中也有基于獨(dú)立的儲(chǔ)能裝置或傳統(tǒng)電廠對(duì)電網(wǎng)頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，這些做法的普遍缺點(diǎn)是成本高，投資大。

有鑒于此，如何發(fā)展一種可改善上述現(xiàn)有技術(shù)不足的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，實(shí)為相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域目前所需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本案的目的在于提供一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，以解決傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有成本高及效率低的缺點(diǎn)，以及解決傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)因利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電能來進(jìn)行調(diào)頻，而具有損耗風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電量及電能質(zhì)量不佳而使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組容易損壞等缺點(diǎn)。

為達(dá)上述目的，本案之一較佳實(shí)施方式為提供一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包含:風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包含轉(zhuǎn)子繞組以及定子繞組；主斷路器，電耦接于定子繞組以及電網(wǎng)之間；雙模切換模塊，電耦接于定子繞組，使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在風(fēng)速小于預(yù)設(shè)風(fēng)速時(shí)執(zhí)行全功率發(fā)電模式，在風(fēng)速大于或等于預(yù)設(shè)風(fēng)速時(shí)執(zhí)行雙饋發(fā)電模式；變換電路，電耦接于轉(zhuǎn)子繞組與該主斷路器之間；以及儲(chǔ)能模塊，設(shè)置于主斷路器及風(fēng)力發(fā)電機(jī)之間，通過進(jìn)行充電或放電的運(yùn)作，以抑制不利于電網(wǎng)及該風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的事件。

附圖說明

圖1為本案第一較佳實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。

圖2為本案第二較佳實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。

圖3為本案第三較佳實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。

圖4為圖3所示的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的一變化例。

圖5為圖4所示的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的另一變化例。

圖6為本案應(yīng)用于圖5所示的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制方法的步驟流程圖。

圖7為圖6所示的實(shí)際信息為實(shí)際電網(wǎng)頻率時(shí)，圖6中步驟S2的子步驟。

圖8為實(shí)現(xiàn)圖7中各步驟的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為圖6所示的實(shí)際信息為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電壓及輸出電流時(shí)，圖6中步驟S2的子步驟。

圖10為圖6所示的實(shí)際信息為實(shí)際電網(wǎng)電壓時(shí)，圖6的步驟S2的子步驟。

圖11為圖6所示的步驟S3的子步驟。

圖12為實(shí)現(xiàn)圖11中各步驟的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，附圖標(biāo)記說明如下：

1、2、3：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

10：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

100：轉(zhuǎn)子繞組

101：定子繞組

11：主斷路器

12、22、32：雙模切換模塊

121：整流器

13：變換電路

130：機(jī)側(cè)變換器

131：第一直流母線

132：網(wǎng)側(cè)變換器

133：預(yù)充電電路

14：儲(chǔ)能模塊

140：儲(chǔ)能組件

141：雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器

15：第二直流母線

16：定子側(cè)開關(guān)

18：路徑開關(guān)

220：連接開關(guān)

221：輔助變換器

30：控制模塊

300：調(diào)頻控制器

301：儲(chǔ)能控制器

302：平滑波動(dòng)控制器

303：削峰填谷控制器

304：故障穿越控制器

305：電池電壓控制單元

320：短路開關(guān)

9：電網(wǎng)

S1：上電子開關(guān)

S2：下電子開關(guān)

P1：功率指令信號(hào)

I1：電流給定值

S1～S3：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制方法的步驟

S20～S28、S30～S32、S40～S42、S330～S335：子步驟

f₀：實(shí)際電網(wǎng)頻率

f_r：預(yù)設(shè)電網(wǎng)頻率

Δf₀：第一誤差信號(hào)

ΔP^*：第一偏差量

f₂：第二誤差信號(hào)

K_f：比例系數(shù)

ΔP₂：第二偏差量

ΔP₃：第三偏差量

ΔP：總偏差量

U_bat：儲(chǔ)能電壓

U_f：預(yù)設(shè)儲(chǔ)能組件電壓

ΔU：電壓偏差量

P_w：輸出功率

P_o：所需功率

A～Q：控制單元

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然其中的說明及附圖在本質(zhì)上僅當(dāng)作說明之用，而非用于限制本案。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

請(qǐng)參閱圖1，其為本案第一較佳實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示，本實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1與電網(wǎng)9電耦接，且包含風(fēng)力發(fā)電機(jī)組10、主斷路器11、雙模切換模塊12、變換電路13及儲(chǔ)能模塊14。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組10包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、葉片和齒輪箱等，其中風(fēng)力發(fā)電機(jī)可為一雙饋發(fā)電機(jī)，且風(fēng)力發(fā)電機(jī)包含一轉(zhuǎn)子繞組100以及一定子繞組101。主斷路器11電耦接于定子繞組101以及電網(wǎng)9之間。

雙模切換模塊12電耦接于定子繞組101，用以使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1在全功率發(fā)電模式及雙饋發(fā)電模式之間進(jìn)行切換，更進(jìn)一步說明，當(dāng)風(fēng)速小于預(yù)設(shè)風(fēng)速時(shí)，雙模切換模塊12使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1切換為全功率發(fā)電模式而執(zhí)行，反之，當(dāng)風(fēng)速大于或等于預(yù)設(shè)風(fēng)速時(shí)，雙模切換模塊12則使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1切換為雙饋發(fā)電模式而執(zhí)行。其中預(yù)設(shè)風(fēng)速可為但不限于6米/秒。

變換電路13電耦接于轉(zhuǎn)子繞組100與主斷路器11之間，其可為雙向的變換電路，用以轉(zhuǎn)換所接收的電能，例如由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組10所提供的電能，并將轉(zhuǎn)換后的電能提供給所需的負(fù)載，例如電網(wǎng)9。

儲(chǔ)能模塊14設(shè)置于主斷路器11及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組10之間，儲(chǔ)能模塊14通過進(jìn)行充電或放電的運(yùn)作來抑制不利于電網(wǎng)9及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1的事件，如電網(wǎng)頻率波動(dòng)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率波動(dòng)等。在一些實(shí)施例中，儲(chǔ)能模塊14及變換電路13實(shí)際上可共同集成于機(jī)柜(未圖示)內(nèi)，故儲(chǔ)能模塊14及變換電路13可共享風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1內(nèi)的部分電路(例如下述的預(yù)充電電路)，以節(jié)省風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1的成本。

由上可知，相較于傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)僅能運(yùn)作于全功率發(fā)電模式或是雙饋發(fā)電模式，本案之風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1通過設(shè)置雙模切換模塊12來使風(fēng)力發(fā)電系 統(tǒng)1可依據(jù)風(fēng)速是否小于預(yù)設(shè)風(fēng)速而對(duì)應(yīng)切換為全功率發(fā)電模式或雙饋發(fā)電模式，如此一來，本案的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1在成本增加并不大的情況下，可在低風(fēng)速時(shí)執(zhí)行全功率發(fā)電模式，以在低風(fēng)速時(shí)仍具有較佳的發(fā)電效率，且提升發(fā)電運(yùn)行的范圍。此外，由于本案的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1可于低風(fēng)速時(shí)執(zhí)行全功率發(fā)電模式，并在自身內(nèi)部直接設(shè)置儲(chǔ)能模塊14，故當(dāng)電網(wǎng)9及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1發(fā)生不利的事件，例如電網(wǎng)9的頻率發(fā)生異常變化時(shí)，便可利用儲(chǔ)能模塊14進(jìn)行充電或放電的運(yùn)作，以抑制或補(bǔ)償不利于電網(wǎng)9及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1的事件，如此一來，相較于傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)需利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電能來進(jìn)行相關(guān)調(diào)節(jié)，例如調(diào)頻，本案的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1不但無須犧牲風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電量，且因在低風(fēng)速時(shí)可執(zhí)行全功率發(fā)電模式，故可在進(jìn)行相關(guān)補(bǔ)償或調(diào)節(jié)時(shí)，例如調(diào)頻時(shí)，維持電能質(zhì)量，進(jìn)而提升風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的使用壽命。

以下將再說明圖1所示的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1的細(xì)節(jié)電路架構(gòu)。請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D1，變換電路13包含機(jī)側(cè)變換器130、第一直流母線131及網(wǎng)側(cè)變換器132。機(jī)側(cè)變換器130電耦接于轉(zhuǎn)子繞組110及第一直流母線131之間。網(wǎng)側(cè)變換器132電耦接于機(jī)側(cè)變換器130與主斷路器11之間，進(jìn)一步地，網(wǎng)側(cè)變換器132電耦接于第一直流母線131與主斷路器11之間，因此網(wǎng)側(cè)變換器132實(shí)際上是與機(jī)側(cè)變換器130共享第一直流母線131。

另外，變換電路13還包含預(yù)充電電路133，預(yù)充電電路133的一端電耦接于主斷路器11及定子繞組101之間，預(yù)充電電路133的另一端與第一直流母線131及儲(chǔ)能模塊14電耦接，預(yù)充電電路133用以對(duì)第一直流母線131上的電容及儲(chǔ)能模塊14進(jìn)行預(yù)充電，故實(shí)際上變換電路13與儲(chǔ)能模塊14可共同使用預(yù)充電電路133，以節(jié)省風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1的成本。

儲(chǔ)能模塊14包含儲(chǔ)能組件140及雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器141。儲(chǔ)能組件140可為但不限于由超級(jí)電容或可重復(fù)進(jìn)行充電的電池所構(gòu)成。雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器141的一端與儲(chǔ)能組件140電耦接，雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器141的另一端與第一直流母線131電耦接，雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器141可將所接收到的電能轉(zhuǎn)換為不同電壓電平的電能并輸出，以調(diào)整儲(chǔ)能組件140的充電運(yùn)作或放電運(yùn)作，舉例而言，雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器141可將定子繞組101所提供的電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以對(duì)儲(chǔ)能組件140進(jìn)行充電運(yùn)作，雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器141亦可將儲(chǔ)能組件140在放電運(yùn)作時(shí)所產(chǎn)生的電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以提供至第一直流母線131。如圖1 所示，儲(chǔ)能模塊14的一端與一第二直流母線15電耦接，具體為雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器141的另一端可與第二直流母線15電耦接，再經(jīng)由第二直流母線15而與第一直流母線131電耦接。

此外，在本實(shí)施例中，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1還包含一定子側(cè)開關(guān)16，定子側(cè)開關(guān)16的一端電耦接于雙模切換模塊12，定子側(cè)開關(guān)16的另一端電耦接于主斷路器11，且定子側(cè)開關(guān)16在風(fēng)速小于預(yù)設(shè)風(fēng)速時(shí)斷開，而在風(fēng)速大于或等于預(yù)設(shè)風(fēng)速時(shí)導(dǎo)通。此外，定子側(cè)開關(guān)16可由對(duì)應(yīng)的控制器(未圖示)來控制。

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1還包含一網(wǎng)側(cè)開關(guān)17，網(wǎng)側(cè)開關(guān)17的一端電耦接于定子側(cè)開關(guān)16與主斷路器11之間，網(wǎng)側(cè)開關(guān)17的另一端與網(wǎng)側(cè)變換器132電耦接。

雙模切換模塊12則可由一整流器121構(gòu)成，整流器121的一端電耦接于定子繞組101，整流器121的另一端與第二直流母線15電耦接，整流器121包含并聯(lián)連接的三個(gè)橋臂，每一橋臂包含上電子開關(guān)S1及下電子開關(guān)S2，其中在風(fēng)速小于預(yù)設(shè)風(fēng)速時(shí)，三個(gè)橋臂的所有上電子開關(guān)S1或所有下電子開關(guān)S2一起導(dǎo)通，以將定子繞組101短路，此時(shí)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1運(yùn)行于全功率發(fā)電模式，而在風(fēng)速大于或等于預(yù)設(shè)風(fēng)速時(shí)，每一橋臂的上電子開關(guān)S1及下電子開關(guān)S2則分別運(yùn)作于脈沖寬度調(diào)變(PWM)方式，此時(shí)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1便運(yùn)行于雙饋發(fā)電模式。其中上電子開關(guān)S1及下電子開關(guān)S2可由對(duì)應(yīng)的控制器(未圖示)來控制。

另外，變換電路13還包含一路徑開關(guān)18，路徑開關(guān)18的一端與雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器141的另一端及整流器121的另一端電耦接，路徑開關(guān)18的另一端是與第一直流母線131電耦接，路徑開關(guān)18是由對(duì)應(yīng)的控制器(未圖示)控制而進(jìn)行導(dǎo)通或斷開的切換，其中于路徑開關(guān)18導(dǎo)通時(shí)，儲(chǔ)能模塊14可經(jīng)由路徑開關(guān)18及第一直流母線131而進(jìn)行充電/放電的運(yùn)作。

當(dāng)圖1所示的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1操作于雙饋式發(fā)電模式時(shí)，定子繞組101輸出的電能直接傳輸至電網(wǎng)9，轉(zhuǎn)子繞組100輸出的電能則由機(jī)側(cè)變換器130和網(wǎng)側(cè)變換器131轉(zhuǎn)換后傳輸至電網(wǎng)9，且儲(chǔ)能模塊14通過進(jìn)行充電或放電的運(yùn)作，并經(jīng)由整流器121或是導(dǎo)通的路徑開關(guān)18來抑制不利于電網(wǎng)9及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1的事件。而當(dāng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1操作于全功率發(fā)電模式，轉(zhuǎn)子繞組100輸出的電能由機(jī)側(cè)變換器130和網(wǎng)側(cè)變換器131轉(zhuǎn)換后傳輸至電網(wǎng)9，定子繞組 101短路，且儲(chǔ)能模塊14通過進(jìn)行充電或放電的運(yùn)作，并經(jīng)由導(dǎo)通的路徑開關(guān)18來抑制不利于電網(wǎng)9及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1的事件。

請(qǐng)?jiān)賲⒖紙D1，整流器121的接入點(diǎn)位于主斷路器11和定子饒組101之間的交流線路。更具體地，整流器121的接入點(diǎn)位于定子側(cè)開關(guān)16和定子繞組101之間的交流線路。當(dāng)整流器121處于短路狀態(tài)，此時(shí)儲(chǔ)能模塊14經(jīng)由第一直流母線131實(shí)現(xiàn)充放電運(yùn)作。當(dāng)整流器121運(yùn)行于脈沖寬度調(diào)變(PWM)方式，儲(chǔ)能模塊14可經(jīng)由整流器121實(shí)現(xiàn)充放電的運(yùn)作，也可經(jīng)由第一直流母線131實(shí)現(xiàn)充放電的運(yùn)作，故本實(shí)施例中的儲(chǔ)能模塊可進(jìn)行靈活配置。儲(chǔ)能模塊14可獨(dú)立參與調(diào)頻、平滑功率波動(dòng)、削峰填谷以及故障穿越，有效抑制不利于電網(wǎng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定的事件發(fā)生。儲(chǔ)能模塊參與調(diào)頻時(shí)，調(diào)頻的低頻功率波動(dòng)與抑制傳動(dòng)鏈低頻振蕩相互解耦，不會(huì)加劇低頻振蕩。在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，儲(chǔ)能裝置集成在變流器內(nèi)部，形成風(fēng)儲(chǔ)一體機(jī)，且風(fēng)儲(chǔ)一體機(jī)在低風(fēng)速時(shí)運(yùn)行于全功率發(fā)電模式，于中高風(fēng)速運(yùn)行于雙饋發(fā)電模式。

請(qǐng)參閱圖2，其為本案第二較佳實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。如圖2所示，本實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)2的部分結(jié)構(gòu)相似于圖1所示的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1，故僅以相同標(biāo)號(hào)來表示相似的結(jié)構(gòu)及運(yùn)作。相較于圖1所示的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1的雙模切換模塊12是由整流器121所構(gòu)成，本實(shí)施例之風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)2的雙模切換模塊22改為由連接開關(guān)220及輔助變換器221所構(gòu)成。連接開關(guān)220的一端電耦接于定子繞組101，連接開關(guān)220的另一端電耦接于輔助變換器221的一端，當(dāng)風(fēng)速小于預(yù)設(shè)風(fēng)速時(shí)，連接開關(guān)220被對(duì)應(yīng)的控制器(未圖示)控制而導(dǎo)通，此時(shí)定子側(cè)開關(guān)16斷開，此時(shí)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)2運(yùn)行于全功率發(fā)電模式，而在風(fēng)速大于或等于預(yù)設(shè)風(fēng)速時(shí)，連接開關(guān)220斷開，定子側(cè)開關(guān)16導(dǎo)通，此時(shí)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)2則運(yùn)行于雙饋式發(fā)電模式。輔助變換器221的另一端電耦接于第一直流母線131，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)2運(yùn)行于雙饋發(fā)電模式時(shí)，輔助變換器221不動(dòng)作，即不參與電能的轉(zhuǎn)換，反之，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)2運(yùn)行于全功率發(fā)電模式時(shí)，輔助變換器221則參與電能的轉(zhuǎn)換。

相較于圖1，本實(shí)施例的儲(chǔ)能模塊14設(shè)置于主斷路器與發(fā)電機(jī)組之間的變流器直流母線上，即耦接于變換電路13的第一直流母線131。與第一實(shí)施例相似，儲(chǔ)能模塊設(shè)置于變流器內(nèi)部，形成風(fēng)儲(chǔ)一體機(jī)，該裝置從結(jié)構(gòu)上來說不改變?cè)酗L(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制結(jié)構(gòu)。機(jī)側(cè)變換器130和儲(chǔ)能模塊14 共享網(wǎng)側(cè)變換器132，包括濾波器、變換器等(圖中未示出)，節(jié)省成本。儲(chǔ)能裝置獨(dú)立參與調(diào)頻，調(diào)頻的低頻功率波動(dòng)與抑制傳動(dòng)鏈低頻振蕩相互解耦，不會(huì)加劇振蕩。本實(shí)施例其他優(yōu)點(diǎn)和工作特性與第一實(shí)施例類似，此處不再贅述。

請(qǐng)參閱圖3，其為本案第三較佳實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。如圖3所示，本實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3的部分結(jié)構(gòu)相似于圖2所示的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)2，故于此僅以相同標(biāo)號(hào)來表示相似的結(jié)構(gòu)及運(yùn)作。相較于圖2所示的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)2的雙模切換模塊222是由連接開關(guān)220及輔助變換器221所構(gòu)成，本實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3的雙模切換模塊32改由短路開關(guān)320構(gòu)成，短路開關(guān)320的一端電耦接于定子繞組101，短路開關(guān)320的另一端電耦接于三相短接點(diǎn)A，其中在風(fēng)速小于預(yù)設(shè)風(fēng)速時(shí)，短路開關(guān)320被對(duì)應(yīng)之控制器(未圖示)控制而導(dǎo)通，使定子繞組101經(jīng)由三相短接點(diǎn)A而實(shí)現(xiàn)短路，此時(shí)定子側(cè)開關(guān)16斷開，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3運(yùn)行于全功率發(fā)電模式，而在風(fēng)速大于或等于預(yù)設(shè)風(fēng)速時(shí)，短路開關(guān)320斷開，定子側(cè)開關(guān)16導(dǎo)通，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3運(yùn)行于雙饋式發(fā)電模式。本實(shí)施例風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的其它結(jié)構(gòu)及特性與第一及第二實(shí)施例類似，此處不再贅述。

當(dāng)然，本實(shí)用新型圖1所示的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1、圖2所示的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)2及圖3所示的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3還分別包含一控制模塊，以控制儲(chǔ)能模塊14的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器141的運(yùn)作，而由于在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)1、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)2及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3中，控制儲(chǔ)能模塊14的控制模塊的作動(dòng)方式皆相似，故以下僅以圖4、圖5來舉例說明控制模塊應(yīng)用于圖3所示的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3時(shí)的結(jié)構(gòu)與作動(dòng)方式。

請(qǐng)參閱圖4，其為圖3所示的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的變化例。如圖4所示，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3還包含控制模塊30，用以控制儲(chǔ)能模塊14的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器141的運(yùn)作，且控制模塊30包含調(diào)頻控制器300及儲(chǔ)能控制器301。調(diào)頻控制器300預(yù)設(shè)有預(yù)設(shè)電網(wǎng)頻率，當(dāng)電網(wǎng)頻率波動(dòng)時(shí)，調(diào)頻控制器300采樣電網(wǎng)9上的實(shí)際電網(wǎng)頻率，調(diào)頻控制器300更利用實(shí)際電網(wǎng)頻率及預(yù)設(shè)電網(wǎng)頻率進(jìn)行運(yùn)算與處理，以對(duì)應(yīng)產(chǎn)生功率指令信號(hào)P1。

儲(chǔ)能控制器301與調(diào)頻控制器300及雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器141電耦接，用以接收功率指令信號(hào)P1，并對(duì)應(yīng)產(chǎn)生電流給定值I1，以控制雙向直流/直流轉(zhuǎn) 換器141的運(yùn)作，使雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器141依據(jù)電流給定值而調(diào)整儲(chǔ)能組件140的電流，進(jìn)而控制儲(chǔ)能模塊14的充電/放電運(yùn)作來對(duì)電網(wǎng)9的頻率變化進(jìn)行補(bǔ)償。儲(chǔ)能控制器301采集儲(chǔ)能組件140的實(shí)際電流，并與電流給定值I1進(jìn)行比較，產(chǎn)生的電流偏差經(jīng)過PI控制器，得到開關(guān)信號(hào)控制雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器141調(diào)整儲(chǔ)能組件140的電流。當(dāng)然，儲(chǔ)能控制器301的實(shí)現(xiàn)方式不限于此，上述僅為示例性說明。

如此一來，當(dāng)電網(wǎng)頻率發(fā)生異常波動(dòng)，導(dǎo)致不利于電網(wǎng)9的事件發(fā)生，調(diào)頻控制器300便可依據(jù)電網(wǎng)9上的實(shí)際頻率及預(yù)設(shè)電網(wǎng)頻率所反映的差異，并依據(jù)自身所設(shè)定的調(diào)頻策略來產(chǎn)生功率指令信號(hào)P1，通過儲(chǔ)能控制器301可依據(jù)功率指令信號(hào)P1而輸出可反映儲(chǔ)能組件140的電流需如何進(jìn)行調(diào)整的電流給定值I1，以控制儲(chǔ)能模塊14的充電/放電運(yùn)作。例如，當(dāng)電網(wǎng)頻率高于設(shè)定頻率時(shí)，儲(chǔ)能模塊進(jìn)行充電運(yùn)作以吸收第一直流母線上的多余能量；當(dāng)電網(wǎng)頻率低于設(shè)定頻率時(shí)，儲(chǔ)能模塊進(jìn)行放電運(yùn)作為第一直流母線輸送能量。

另外，請(qǐng)參閱圖5，其為圖4所示的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的另一變化例。如圖5所示，控制模塊30還包含平滑波動(dòng)控制器302、削峰填谷控制器303及故障穿越(Failure Ride Through,FRT)控制器304。風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率的波動(dòng)，會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生擾動(dòng)，需要對(duì)其進(jìn)行平滑處理。平滑波動(dòng)控制器302與儲(chǔ)能控制器301電耦接，且預(yù)設(shè)有預(yù)設(shè)功率，平滑波動(dòng)控制器302接收可反映風(fēng)力發(fā)電機(jī)組10的輸出電壓及輸出電流的檢測(cè)信號(hào)，以通過檢測(cè)信號(hào)計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)組10的輸出功率，并比較風(fēng)力發(fā)電機(jī)組10的輸出功率與預(yù)設(shè)功率，以依據(jù)比較結(jié)果輸出功率變化補(bǔ)償信號(hào)至儲(chǔ)能控制器301。儲(chǔ)能控制器301可依據(jù)功率變化補(bǔ)償信號(hào)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電流給定值，以控制雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器141來調(diào)整儲(chǔ)能組件140的電流，通過儲(chǔ)能組件140的充電/放電運(yùn)作，進(jìn)而平滑風(fēng)力發(fā)電機(jī)組10輸出功率的波動(dòng)。

削峰填谷控制器303則與儲(chǔ)能控制器14及電網(wǎng)9電耦接，用以接收來自電網(wǎng)9的削峰填谷功率信號(hào)，并對(duì)應(yīng)輸出充放電信號(hào)至儲(chǔ)能控制器301，使儲(chǔ)能控制器301產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電流給定值來控制雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器141調(diào)整儲(chǔ)能組件140的電流，使儲(chǔ)能模塊14在電網(wǎng)9的尖峰負(fù)荷時(shí)段內(nèi)，將儲(chǔ)存的電能進(jìn)行釋放，而在電網(wǎng)9的非尖峰負(fù)荷時(shí)段內(nèi)，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組10所提供的額外電能進(jìn)行儲(chǔ)存，如此一來，可避免電網(wǎng)9的尖峰負(fù)荷時(shí)段供電不足。

當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，需風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行故障穿越，此時(shí)變換電路會(huì)承擔(dān)很大的瞬時(shí)功率沖擊，為保護(hù)變換電路，需要將功率沖擊泄放掉。傳統(tǒng)做法是利用直流斬波器和交流撬棒泄放功率沖擊，但上述兩種結(jié)構(gòu)應(yīng)力較大。本實(shí)用新型通過儲(chǔ)能裝置實(shí)現(xiàn)故障穿越。故障穿越控制器304與儲(chǔ)能控制器301及電網(wǎng)9電耦接，用以檢測(cè)電網(wǎng)9的實(shí)際電網(wǎng)電壓，并計(jì)算電網(wǎng)電壓的變化值，并在變化值超過預(yù)設(shè)值時(shí)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生保護(hù)信號(hào)至儲(chǔ)能控制器301，使儲(chǔ)能控制器301產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電流給定值來控制雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器141調(diào)整儲(chǔ)能組件140的電流。故當(dāng)電網(wǎng)9上的電壓變化導(dǎo)致瞬時(shí)能量沖擊時(shí)，利用儲(chǔ)能模塊14反向補(bǔ)償電網(wǎng)9上的電壓變化，以實(shí)現(xiàn)故障穿越功能，保護(hù)變換電路。

于上述實(shí)施例中，當(dāng)儲(chǔ)能模塊14的儲(chǔ)能組件140的容量有限制時(shí)，將使得儲(chǔ)能模塊301無法同時(shí)滿足調(diào)頻控制器300、平滑波動(dòng)控制器302、削峰填谷控制器303及故障穿越控制器304所需要的調(diào)整需求。因此在其它實(shí)施例中，儲(chǔ)能控制器301更可預(yù)先儲(chǔ)存預(yù)設(shè)命令，該預(yù)設(shè)命令是設(shè)定儲(chǔ)能控制器301處理調(diào)頻控制器300所輸出的功率指令信號(hào)、平滑波動(dòng)控制器302所輸出的功率變化補(bǔ)償信號(hào)、削峰填谷控制器303所輸出的充放電信號(hào)及故障穿越控制器301所輸出的保護(hù)信號(hào)的優(yōu)先級(jí)，故當(dāng)儲(chǔ)能控制器301接收功率指令信號(hào)、功率變化補(bǔ)償信號(hào)、充放電信號(hào)及保護(hù)信號(hào)時(shí)，便可依據(jù)預(yù)設(shè)命令而從上述的該些信號(hào)選擇一個(gè)或多個(gè)優(yōu)先處理的信號(hào)，并依據(jù)所選擇的優(yōu)先處理的信號(hào)而產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電流給定值，使雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器141依據(jù)電流給定值而調(diào)整儲(chǔ)能組件140的電流，以通過儲(chǔ)能模塊14的充電/放電的運(yùn)作抑制所述不利于電網(wǎng)9及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3的事件。

更甚者，當(dāng)儲(chǔ)能模塊14不需要進(jìn)行調(diào)頻，功率平滑，削峰填谷，故障穿越等響應(yīng)時(shí)，若風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3的輸出功率大于電網(wǎng)9的所需功率，即風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3有多余的電能時(shí)，可利用風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3多余的電能來對(duì)儲(chǔ)能組件140進(jìn)行穩(wěn)壓控制，以妥善利用風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3多余的電能。因此在一些實(shí)施例中，如圖5所示，儲(chǔ)能控制器301還可包含電池電壓控制單元305，電耦接于儲(chǔ)能組件140，用以采樣儲(chǔ)能組件140上的儲(chǔ)能電壓，并采樣風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3的輸出功率及電網(wǎng)9的所需功率，且比較儲(chǔ)能電壓及預(yù)設(shè)電壓，以及比較風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3的輸出功率及電網(wǎng)9的所需功率，并于儲(chǔ)能電壓及預(yù)設(shè)電壓比較的結(jié)果超過電壓預(yù)設(shè)范圍且風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3的輸出功率大于電網(wǎng)9的所需功率時(shí)，依據(jù)儲(chǔ) 能電壓及預(yù)設(shè)電壓比較的結(jié)果產(chǎn)生電流給定值，使雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器141依據(jù)電流給定值而調(diào)整儲(chǔ)能組件140的電流，以控制儲(chǔ)能模塊14的充電/放電的運(yùn)作并實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能組件140的穩(wěn)壓控制。

需要說明的是，當(dāng)儲(chǔ)能模塊14進(jìn)行調(diào)頻，功率平滑，削峰填谷，故障穿越等響應(yīng)時(shí)，儲(chǔ)能元件電壓控制單元305不會(huì)進(jìn)行穩(wěn)壓控制，僅實(shí)時(shí)檢測(cè)儲(chǔ)能組件140的儲(chǔ)能電壓。當(dāng)儲(chǔ)能組件140的儲(chǔ)能電壓大于額定最大值或小于額定最小值時(shí)，停止上述響應(yīng)，以保護(hù)儲(chǔ)能組件140，防止儲(chǔ)能組件發(fā)生過充電或過放電。其中額定最大值及額定最小值，為儲(chǔ)能元件廠家提供的參數(shù)。一般會(huì)在儲(chǔ)能元件的銘牌中標(biāo)明。

圖5中的儲(chǔ)能控制器301的工作原理和實(shí)現(xiàn)方式類似于圖4，此處不再贅述。本實(shí)用新型的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)至少具有以下優(yōu)點(diǎn)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，機(jī)側(cè)變換器及網(wǎng)側(cè)變換器構(gòu)成的結(jié)構(gòu)可根據(jù)風(fēng)速實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最大功率跟蹤運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最大發(fā)電功率。儲(chǔ)能模塊14可獨(dú)立參與調(diào)頻、平滑功率波動(dòng)、削峰填谷以及故障穿越，有效抑制不利于電網(wǎng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定的事件發(fā)生，且成本低，投資小。儲(chǔ)能模塊14進(jìn)行調(diào)頻控制時(shí)，調(diào)頻的低頻功率波動(dòng)與抑制傳動(dòng)鏈低頻振蕩相互解耦，不會(huì)加劇低頻振蕩。在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，儲(chǔ)能模塊14集成在變流器內(nèi)部，形成風(fēng)儲(chǔ)一體機(jī)，儲(chǔ)能模塊14與變換電路13共享預(yù)充電回路、輔助電源(未圖示)和部分傳感器(未圖示)，節(jié)省成本。且風(fēng)儲(chǔ)一體機(jī)在低風(fēng)速時(shí)運(yùn)行于全功率發(fā)電模式，增加低風(fēng)速的發(fā)電能力，于中高風(fēng)速運(yùn)行于雙饋發(fā)電模式。

請(qǐng)參閱圖6，其為本案應(yīng)用于圖5所示的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制方法的步驟流程圖。所述控制方法可用以控制上述任一風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中儲(chǔ)能模塊的運(yùn)作，本實(shí)用新型以風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3為例進(jìn)行說明。如圖6所示，本實(shí)施例的控制方法用以控制風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3的儲(chǔ)能模塊14的運(yùn)作。首先執(zhí)行步驟S1，即采樣電網(wǎng)9或風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3的至少一實(shí)際信息，并判斷是否存在不利于電網(wǎng)或風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的事件。若步驟S1的判斷結(jié)果為是，接著，執(zhí)行步驟S2，利用至少一實(shí)際信息而產(chǎn)生功率指令信號(hào)，并依據(jù)功率指令信號(hào)而產(chǎn)生電流給定值，以依據(jù)電流給定值而調(diào)整儲(chǔ)能模塊14的儲(chǔ)能組件140的電流，以通過儲(chǔ)能模塊14的充電/放電的運(yùn)作抑制不利于電網(wǎng)9及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3的事件。

請(qǐng)參一并閱圖7及圖8，其中圖7為圖6所示的實(shí)際信息為實(shí)際電網(wǎng)頻率時(shí)， 圖6的步驟S2的子步驟。圖8為實(shí)現(xiàn)圖7中各步驟的一種結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示，在本實(shí)施例中，實(shí)際信息可為實(shí)際電網(wǎng)頻率，因此步驟S2亦對(duì)應(yīng)包含子步驟如下：首先，執(zhí)行子步驟S20，即將實(shí)際電網(wǎng)頻率與預(yù)設(shè)電網(wǎng)頻率比較，以產(chǎn)生第一誤差信號(hào)。如圖8中控制單元A，實(shí)際電網(wǎng)頻率f₀與預(yù)設(shè)電網(wǎng)頻率f_r比較，以產(chǎn)生第一誤差信號(hào)Δf₀接著執(zhí)行步驟S21，利用下垂控制對(duì)第一誤差信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，以產(chǎn)生有功功率的第一偏差量。如圖8中控制單元B，下垂控制利用有功功率頻率下垂特性，仿真?zhèn)鹘y(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的調(diào)頻特性，得到的第一偏差量ΔP^*為有功功率的偏差量給定。然后，執(zhí)行步驟S22，對(duì)有功功率的偏差量做閉環(huán)控制，有功功率的偏差量的誤差經(jīng)過虛擬慣量環(huán)節(jié)進(jìn)行運(yùn)算，以產(chǎn)生第二誤差信號(hào)。圖8中控制單元C的虛擬慣量環(huán)節(jié)模擬傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的機(jī)械特性，即對(duì)電網(wǎng)頻率進(jìn)行慣量響應(yīng)，其中得到的第二誤差信號(hào)f₂為重新計(jì)算的電網(wǎng)頻率的偏差量。接著執(zhí)行步驟S23，將第二誤差信號(hào)進(jìn)行積分運(yùn)算，并與一比例系數(shù)相乘，以產(chǎn)生一第二偏差量。如圖8中控制單元D和E，第二誤差信號(hào)f₂進(jìn)行積分運(yùn)算，并于第一比例系數(shù)K_f相乘，以產(chǎn)生一第二偏差量ΔP₂。然后執(zhí)行步驟S24，將第二誤差信號(hào)帶入一衰減(damping)運(yùn)算式，以產(chǎn)生一第三偏差量。如圖8中控制單元F，第二誤差信號(hào)f₂經(jīng)過阻尼環(huán)節(jié)的衰減運(yùn)算以抑制頻率波動(dòng)對(duì)功率的影響，并產(chǎn)生第三偏差量ΔP₃。接著，執(zhí)行步驟S25，即將第二偏差量及第三偏差量相加，以產(chǎn)生總偏差量。如圖8中控制單元G，經(jīng)過加法運(yùn)算得到總偏差量ΔP，即為計(jì)算出的實(shí)際的有功功率的偏差量。接著執(zhí)行步驟S26，依據(jù)變換電路13的網(wǎng)側(cè)變換器132的功率限幅及儲(chǔ)能模塊14的功率限幅而對(duì)總偏差量進(jìn)行調(diào)整，以產(chǎn)生功率指令信號(hào)。如圖8中控制單元H和I，總偏差量ΔP經(jīng)過兩個(gè)限幅環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)整，以產(chǎn)生功率指令信號(hào)P1。然后，執(zhí)行步驟S27，依據(jù)儲(chǔ)能組件140的一儲(chǔ)能電壓而將功率指令信號(hào)進(jìn)行開環(huán)運(yùn)算，以產(chǎn)生電流給定值。如圖8中控制單元J，總偏差量ΔP除以儲(chǔ)能電壓U_bat，以產(chǎn)生電流給定值I1。最后，執(zhí)行步驟S28，即控制儲(chǔ)能模塊14的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器141依據(jù)電流給定值而調(diào)整儲(chǔ)能組件140上的電流，使儲(chǔ)能模塊14對(duì)電網(wǎng)9的頻率變化進(jìn)行補(bǔ)償，亦即通過儲(chǔ)能模塊14的充電/放電的運(yùn)作抑制不利于電網(wǎng)9及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3的事件。如圖8中控制單元K，對(duì)儲(chǔ)能組件的電流進(jìn)行閉環(huán)控制，及儲(chǔ)能組件的電流和電流給定值I1進(jìn)行比較，產(chǎn)生的偏差值經(jīng)過比例積分(PI)控制，得到開關(guān)信號(hào)。所述開關(guān)信號(hào)對(duì)應(yīng)控制 DC/DC雙向變換器(即雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器141)的運(yùn)作，以調(diào)整儲(chǔ)能元件的電流，儲(chǔ)能模組14對(duì)應(yīng)進(jìn)行充電/放電，以對(duì)電網(wǎng)9的頻率波動(dòng)進(jìn)行反向補(bǔ)償。

需要說明的是，圖8僅為實(shí)現(xiàn)圖7的各步驟的其中一種結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)用新型并不以此為限。

而上述實(shí)施例中，步驟S23所述的比例系數(shù)的公式為：

K_f＝(E×U)/X

其中K_f為比例系數(shù)，E為模擬的同步發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，U為模擬的同步發(fā)電機(jī)輸出端口電壓，X為仿真的同步發(fā)電機(jī)激磁電抗。

請(qǐng)參閱圖9，其為圖6所示的實(shí)際信息為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出電壓及輸出電流時(shí)，圖6的步驟S2的子步驟。如圖9所示，于本實(shí)施例中，實(shí)際信息可為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組10的輸出電壓及輸出電流，因此步驟S2亦對(duì)應(yīng)包含子步驟如下：首先，執(zhí)行子步驟S30，計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)組10的輸出功率，并比較輸出功率與預(yù)設(shè)功率，以依據(jù)比較結(jié)果輸出功率指令信號(hào)。然后，執(zhí)行子步驟S31，依據(jù)該儲(chǔ)能組件140的儲(chǔ)能電壓而將功率指令信號(hào)進(jìn)行開環(huán)運(yùn)算，以產(chǎn)生電流給定值。最后，執(zhí)行子步驟S32，控制儲(chǔ)能模塊14的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器140依據(jù)電流給定值而調(diào)整儲(chǔ)能組件140上的電流，使儲(chǔ)能模塊14平滑風(fēng)力發(fā)電機(jī)組10輸出功率的波動(dòng)，亦即通過儲(chǔ)能模塊14的充電/放電的運(yùn)作抑制不利于電網(wǎng)9及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3的事件。

請(qǐng)參閱圖10，其為圖6所示的實(shí)際信息為實(shí)際電網(wǎng)電壓時(shí)，圖6的步驟S2的子步驟。如圖10所示，于本實(shí)施例中，實(shí)際信息可為電網(wǎng)9的實(shí)際電網(wǎng)電壓，因此步驟S2可對(duì)應(yīng)包含子步驟如下：首先，執(zhí)行子步驟S40，計(jì)算實(shí)際電網(wǎng)電壓的一變化值，并在變化值超過一預(yù)設(shè)值時(shí)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生功率指令信號(hào)。然后，執(zhí)行子步驟S41，依據(jù)儲(chǔ)能組件140的儲(chǔ)能電壓而將功率指令信號(hào)進(jìn)行開環(huán)運(yùn)算，以產(chǎn)生電流給定值。最后，執(zhí)行子步驟S42，控制儲(chǔ)能模塊14的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器141依據(jù)電流給定值而調(diào)整儲(chǔ)能組件140上的電流，使儲(chǔ)能模塊14抑制實(shí)際電網(wǎng)電壓的幅值變化所引起的功率沖擊，亦即通過儲(chǔ)能模塊14的充電/放電的運(yùn)作抑制不利于電網(wǎng)9及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3的事件。

請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D6。如圖6所示，于一些實(shí)施例中，控制方法還包含步驟S3， 當(dāng)步驟S1的判斷結(jié)果為否，即沒有不利于電網(wǎng)及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的事件發(fā)生，執(zhí)行步驟S3。其中步驟S3為依據(jù)儲(chǔ)能組件140的儲(chǔ)能電壓而選擇性地控制雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器141的運(yùn)作，使雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器141利用風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3輸出的電能對(duì)儲(chǔ)能組件140進(jìn)行穩(wěn)壓控制。

請(qǐng)參閱圖11，其為圖6所示之步驟S3的子步驟。請(qǐng)一并參閱圖12，其為實(shí)現(xiàn)圖11中各步驟的一種結(jié)構(gòu)示意圖。如圖11所示，圖6所示的步驟S3更可包含子步驟如下：首先，執(zhí)行子步驟S330，采樣儲(chǔ)能電壓。如圖12中控制單元L，采樣儲(chǔ)能組件的儲(chǔ)能電壓U_bat。接著，執(zhí)行子步驟S331，將儲(chǔ)能電壓及預(yù)設(shè)電壓進(jìn)行比較，以產(chǎn)生電壓偏差量。如圖12中控制模塊M，儲(chǔ)能電壓U_bat與預(yù)設(shè)儲(chǔ)能組件電壓U_f進(jìn)行比較，得到電壓偏差量ΔU。然后，執(zhí)行子步驟S332，判斷電壓偏差量是否超過預(yù)設(shè)電壓范圍。如圖12中控制單元N，電壓偏差量ΔU經(jīng)過一死區(qū)環(huán)節(jié)，當(dāng)ΔU超過預(yù)設(shè)電壓范圍時(shí)，執(zhí)行子步驟S333。需要說明的是，子步驟S333也可在步驟S330之前執(zhí)行，本實(shí)用新型不以此為限。步驟S333，判斷風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率是否大于電網(wǎng)9的所需功率。如圖12中控制單元O，比較風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率P_w與電網(wǎng)9的所需功率P_o，當(dāng)P_w>P_o時(shí)，執(zhí)行步驟S334。步驟S334，將電壓偏差量利用比例積分計(jì)算出電流給定值。如圖12中控制單元P，根據(jù)電壓偏差量ΔU，利用比例積分環(huán)節(jié)計(jì)算出電流給定值I1。最后執(zhí)行子步驟S335，控制儲(chǔ)能模塊14的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器141依據(jù)調(diào)整后的電流給定值而調(diào)整儲(chǔ)能組件140的電流，以對(duì)儲(chǔ)能組件140進(jìn)行穩(wěn)壓控制。例如，儲(chǔ)能組件為電池，通過穩(wěn)壓控制，可使儲(chǔ)能組件140保持在最優(yōu)的電池電壓浮充工作點(diǎn)。圖12中的控制單元Q對(duì)應(yīng)于步驟S334，且圖12中的控制單元Q類似于圖8中的控制單元K，此處不再贅述。

需要說明的是，圖12僅為實(shí)現(xiàn)圖11的各步驟的其中一種結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)用新型并不限于此。

另外，當(dāng)子步驟S332的判斷結(jié)果為是否時(shí)，則重新執(zhí)行步驟S331。而當(dāng)步驟S333的判斷結(jié)果為否時(shí)，可重新執(zhí)行步驟S331。

綜上所述，本案提供一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其中本案的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)通過設(shè)置雙模切換模塊來使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可依據(jù)風(fēng)速是否小于預(yù)設(shè)風(fēng)速而對(duì)應(yīng)切換為全功率發(fā)電模式或雙饋發(fā)電模式，如此一來，本案的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)不但成本增加并不大，可在低風(fēng)速時(shí)執(zhí)行全功率發(fā)電模式，故具有較佳的發(fā)電效 率，并提升發(fā)電運(yùn)行的范圍。此外，由于本案的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)于自身內(nèi)部直接設(shè)置儲(chǔ)能模塊，以當(dāng)電網(wǎng)及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)生不利的事件，利用儲(chǔ)能模塊進(jìn)行充電或放電的運(yùn)作，以抑制或補(bǔ)償不利于電網(wǎng)及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的事件，故本案的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)不但無須犧牲風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電量，更可維持電能質(zhì)量，進(jìn)而提升風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的使用壽命。在無需抑制或補(bǔ)償不利于電網(wǎng)或風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的事件時(shí)，可利用風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的多余能量對(duì)儲(chǔ)能組件進(jìn)行穩(wěn)壓控制，提高儲(chǔ)能組件的可靠性及穩(wěn)定性。

以上僅為特定實(shí)施例的描述，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。