一種超級(jí)電容器平抑風(fēng)電微電網(wǎng)電壓波動(dòng)系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電網(wǎng)、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超級(jí)電容器平抑風(fēng)電微電網(wǎng)電壓波動(dòng)系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)電由于其清潔、無污染，成為最具開發(fā)競(jìng)爭(zhēng)力的可再生能源。然而風(fēng)電易受風(fēng)速變化等外界因素影響，輸出功率具有波動(dòng)性和隨機(jī)性，影響風(fēng)電輸出可靠性，電能質(zhì)量需進(jìn)一步提高。尤其是隨著風(fēng)電滲透率的進(jìn)一步提高，風(fēng)電對(duì)微電網(wǎng)的影響不容忽視。安裝配套的儲(chǔ)能設(shè)備，采取一定的儲(chǔ)能控制策略，可以有效平抑風(fēng)電功率波動(dòng)，提升微電網(wǎng)供電質(zhì)量。由于超級(jí)電容器儲(chǔ)能裝置具有高功率密度，循環(huán)壽命長(zhǎng)，能夠快速釋放能力具有快速的功率吞吐能力和響應(yīng)速度，成為實(shí)現(xiàn)風(fēng)電功率波動(dòng)快速平抑的有效手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用超級(jí)電容器平抑風(fēng)電微電網(wǎng)電壓波動(dòng)的方法。
[0004]—種超級(jí)電容器平抑風(fēng)電微電網(wǎng)電壓波動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由風(fēng)力發(fā)電單元、電容補(bǔ)償裝置、超級(jí)電容器組、雙向DC/DC變換器、電壓源逆變器和濾波電路組成；該系統(tǒng)包括升降壓雙向DC/DC變換器，超級(jí)電容器組儲(chǔ)能單元和直流母線連接，Tl、T2為全控型開關(guān)器件，D1、D2為反并聯(lián)的續(xù)流二極管，通過PffM控制，改變T1、T2開關(guān)管的占空比，從而實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容器的充放電控制。
[0005]該系統(tǒng)提通過變換器電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)控制策略進(jìn)行變流器控制，參考電壓Vraf和變換器輸出電壓VDe進(jìn)行比較，送入電壓PI調(diào)節(jié)器，得到高壓側(cè)電流控制信號(hào)Ihv，該信號(hào)經(jīng)信號(hào)運(yùn)算機(jī)構(gòu)處理，得到參考電流信號(hào)Iraf，和超級(jí)電容器實(shí)測(cè)電流信號(hào)1:^進(jìn)行比較，送入電流PI調(diào)節(jié)器，通過PWM控制器，輸出信號(hào)對(duì)Tl、T2進(jìn)行通斷控制。
[0006]系統(tǒng)給出了超級(jí)電容器組進(jìn)行功率交換的控制方式，當(dāng)風(fēng)電輸出功率大于給定功率時(shí)，超級(jí)電容器組進(jìn)行充電，雙向DC/DC變換器工作在降壓斬波電路模式，當(dāng)風(fēng)電輸出功率不足，小于系統(tǒng)給定功率時(shí)，超級(jí)電容器組進(jìn)行放電，雙向DC/DC變換器工作在升壓斬波電路模式。
【附圖說明】
[0007]圖1應(yīng)用超級(jí)電容器平抑風(fēng)電微電網(wǎng)電壓波動(dòng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0008]圖2升降壓雙向DC/DC變換器結(jié)構(gòu)圖；
[0009]圖3雙向DC/DC變換器控制策略結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]為了使從事風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域人員能更好地理解本發(fā)明方案，下面參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0011]超級(jí)電容器平抑風(fēng)電微電網(wǎng)電壓波動(dòng)的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，該系統(tǒng)由風(fēng)力發(fā)電單元、電容補(bǔ)償裝置、超級(jí)電容器組、雙向DC/DC變換器、電壓源逆變器和濾波電路組成。假定風(fēng)電微網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，風(fēng)電單元和超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元共同向外電網(wǎng)注入功率，設(shè)有功、無功功率分別為praf、Qref,當(dāng)受風(fēng)速或外界因素影響，導(dǎo)致風(fēng)電功率輸出為有功PWIND，無功Qwind,超級(jí)電容器儲(chǔ)能進(jìn)行快速補(bǔ)償，輸出有功為Praf_PWIND，無功為Qraf_Q?D，則從外電網(wǎng)來看，注入的功率不變，從而能夠保持系統(tǒng)功率平衡，維持電壓穩(wěn)定。
[0012]超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元和直流母線接口采用升降壓雙向DC/DC變換器，如圖2所示，Tl、T2為全控型開關(guān)器件，Dl、D2為反并聯(lián)的續(xù)流二極管，通過PffM控制，改變Tl、T2開關(guān)管的占空比，從而實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容器的充放電控制。DC/DC變換器采用圖3所示的控制策略，通過變換器電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)控制策略進(jìn)行變流器控制，參考電壓Vraf和變換器輸出電壓VDe進(jìn)行比較，送入電壓PI調(diào)節(jié)器，得到高壓側(cè)電流控制信號(hào)IHV，該信號(hào)經(jīng)信號(hào)運(yùn)算機(jī)構(gòu)處理，得到參考電流信號(hào)Iraf，和超級(jí)電容器實(shí)測(cè)電流信號(hào)1:)。進(jìn)行比較，送入電流PI調(diào)節(jié)器，通過PWM控制器，輸出信號(hào)對(duì)T1、T2進(jìn)行通斷控制。當(dāng)風(fēng)電輸出功率大于給定功率時(shí)，超級(jí)電容器組進(jìn)行充電，雙向DC/DC變換器工作在降壓斬波電路模式，當(dāng)風(fēng)電輸出功率不足，小于系統(tǒng)給定功率時(shí)，超級(jí)電容器組進(jìn)行放電，雙向DC/DC變換器工作在升壓斬波電路模式。
[0013]一種超級(jí)電容器平抑風(fēng)電微電網(wǎng)電壓波動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由風(fēng)力發(fā)電單元、電容補(bǔ)償裝置、超級(jí)電容器組、雙向DC/DC變換器、電壓源逆變器和濾波電路組成；該系統(tǒng)包括升降壓雙向DC/DC變換器，超級(jí)電容器組儲(chǔ)能單元和直流母線連接，Tl、Τ2為全控型開關(guān)器件，D1、D2為反并聯(lián)的續(xù)流二極管，通過PffM控制，改變T1、T2開關(guān)管的占空比，從而實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容器的充放電控制。
[0014]該系統(tǒng)提通過變換器電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)控制策略進(jìn)行變流器控制，參考電壓Vraf和變換器輸出電壓VDe進(jìn)行比較，送入電壓PI調(diào)節(jié)器，得到高壓側(cè)電流控制信號(hào)Ihv，該信號(hào)經(jīng)信號(hào)運(yùn)算機(jī)構(gòu)處理，得到參考電流信號(hào)Iraf，和超級(jí)電容器實(shí)測(cè)電流信號(hào)1:^進(jìn)行比較，送入電流PI調(diào)節(jié)器，通過PWM控制器，輸出信號(hào)對(duì)Tl、T2進(jìn)行通斷控制。
[0015]系統(tǒng)給出了超級(jí)電容器組進(jìn)行功率交換的控制方式，當(dāng)風(fēng)電輸出功率大于給定功率時(shí)，超級(jí)電容器組進(jìn)行充電，雙向DC/DC變換器工作在降壓斬波電路模式，當(dāng)風(fēng)電輸出功率不足，小于系統(tǒng)給定功率時(shí)，超級(jí)電容器組進(jìn)行放電，雙向DC/DC變換器工作在升壓斬波電路模式。
[0016]參見圖1，本系統(tǒng)提供了一個(gè)應(yīng)用超級(jí)電容器平抑風(fēng)電微電網(wǎng)電壓波動(dòng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，該系統(tǒng)由風(fēng)力發(fā)電單元、電容補(bǔ)償裝置、超級(jí)電容器組、雙向DC/DC變換器、電壓源逆變器和濾波電路組成。
[0017]參見圖2，本系統(tǒng)提供了升降壓雙向DC/DC變換器結(jié)構(gòu)圖，實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元和直流母線連接，T1、T2為全控型開關(guān)器件，可以采用IGBT，D1、D2為反并聯(lián)的續(xù)流二極管，通過PffM控制，改變Tl、T2開關(guān)管的占空比，從而實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容器的充放電控制。
[0018]參見圖3，本系統(tǒng)提供了 DC/DC變換器控制策略結(jié)構(gòu)圖，通過變換器電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)控制策略進(jìn)行變流器控制，參考電壓UP變換器輸出電壓Vdc進(jìn)行比較，送入電壓PI調(diào)節(jié)器，得到高壓側(cè)電流控制信號(hào)Ihv，該信號(hào)經(jīng)信號(hào)運(yùn)算機(jī)構(gòu)處理，得到參考電流信號(hào)Iraf，和超級(jí)電容器實(shí)測(cè)電流信號(hào)1:)。進(jìn)行比較，送入電流PI調(diào)節(jié)器，通過PffM控制器，輸出信號(hào)對(duì)T1、T2進(jìn)行通斷控制。系統(tǒng)中PI調(diào)節(jié)器要根據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行比例和積分參數(shù)選擇、相關(guān)電壓和電流信號(hào)可以通過檢測(cè)裝置得到。
[0019]以上內(nèi)容是結(jié)合優(yōu)選技術(shù)方案對(duì)本發(fā)明所做的詳細(xì)說明，不能認(rèn)定發(fā)明的具體實(shí)施僅限于這些，對(duì)于在不脫離本發(fā)明思想前提下做出的簡(jiǎn)單推演及替換，都應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超級(jí)電容器平抑風(fēng)電微電網(wǎng)電壓波動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)由風(fēng)力發(fā)電單元、電容補(bǔ)償裝置、超級(jí)電容器組、雙向DC/DC變換器、電壓源逆變器和濾波電路組成；該系統(tǒng)包括升降壓雙向DC/DC變換器，超級(jí)電容器組儲(chǔ)能單元和直流母線連接，T1、T2為全控型開關(guān)器件，D1、D2為反并聯(lián)的續(xù)流二極管，通過PffM控制，改變T1、Τ2開關(guān)管的占空比，從而實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容器的充放電控制。2.一種超級(jí)電容器平抑風(fēng)電微電網(wǎng)電壓波動(dòng)方法，其特征在于:該系統(tǒng)提通過變換器電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)控制策略進(jìn)行變流器控制，參考電壓Vraf和變換器輸出電壓V DC進(jìn)行比較，送入電壓PI調(diào)節(jié)器，得到高壓側(cè)電流控制信號(hào)Ihv，該信號(hào)經(jīng)信號(hào)運(yùn)算機(jī)構(gòu)處理，得到參考電流信號(hào)I1^和超級(jí)電容器實(shí)測(cè)電流信號(hào)IDe進(jìn)行比較，送入電流PI調(diào)節(jié)器，通過PWM控制器，輸出信號(hào)對(duì)Tl、T2進(jìn)行通斷控制。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超級(jí)電容器平抑風(fēng)電微電網(wǎng)電壓波動(dòng)方法，其特征在于:系統(tǒng)給出了超級(jí)電容器組進(jìn)行功率交換的控制方式，當(dāng)風(fēng)電輸出功率大于給定功率時(shí)，超級(jí)電容器組進(jìn)行充電，雙向DC/DC變換器工作在降壓斬波電路模式，當(dāng)風(fēng)電輸出功率不足，小于系統(tǒng)給定功率時(shí)，超級(jí)電容器組進(jìn)行放電，雙向DC/DC變換器工作在升壓斬波電路模式。
【專利摘要】一種應(yīng)用超級(jí)電容器平抑風(fēng)電微電網(wǎng)電壓波動(dòng)的方法，本發(fā)明涉及微電網(wǎng)、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及風(fēng)電微電網(wǎng)中通過采用超級(jí)電容器進(jìn)行風(fēng)電功率平抑，主要應(yīng)用風(fēng)電系統(tǒng)構(gòu)成的微電網(wǎng)中電壓波動(dòng)進(jìn)行抑制。本發(fā)明給出了應(yīng)用超級(jí)電容器平抑風(fēng)電微電網(wǎng)電壓波動(dòng)的具體原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，該系統(tǒng)由風(fēng)力發(fā)電單元、電容補(bǔ)償裝置、超級(jí)電容器組、雙向DC/DC變換器、電壓源逆變器和濾波電路組成。作為超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元和直流母線接口，升降壓雙向DC/DC變換器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，通過PWM控制，改變T1、T2開關(guān)管的占空比，從而實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容器的充放電控制。DC/DC變換器采用電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)控制策略進(jìn)行控制，同時(shí)給出了超級(jí)電容器組進(jìn)行功率交換的具體控制方式。
【IPC分類】H02J3/24, H02J3/32, H02J3/12
【公開號(hào)】CN105098786
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510598999
【發(fā)明人】王武, 王紅玲, 羅書克
【申請(qǐng)人】許昌學(xué)院
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年9月18日