[发明专利]一种双馈机组风电场的功率控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种双馈机组风电场的功率控制系统。

背景技术

风能资源是一种纯粹的绿色资源，是地球上最古老、最重要的能源之一。它在全球范围内的巨大蕴藏量、可再生、分布广、无污染的特性，使风能发电成为世界可再生能源发展的重要方向。风电是成本最低的温室气体减排技术之一，全球市场对于风电这样的零排放技术有着巨大并且持续增长的需求。

近年来，由于控制技术和电力电子技术得发展和广泛应用，风力发电技术已经取得了长足的进步，是各国首先考虑发展的新环保能源。但是，风能的随机性、阵风性、不确定性，导致风力机组所输出的电功率的频率、电压均随风速而变，必须对电能品质进行控制和整定。

控制技术是风力发电的关键技术之一，是风力发电机组的“大脑”，是使整个机组实现正常安全以及最佳运行的可靠保证。控制技术的研究增强我国大型风力发电机组的自主开发能力，提高风力发电机组国产化率和降低机组成本具有重要意义。

在传统的技术中，风力涡轮发电机和风力农场典型地设计成将功率递送到实用系统，同时该功率与系统频率无关。一些风力涡轮发电机具有可变频率运行，并且需要可变频率电力电子逆变器，以将风力涡轮发电机输出与应用电网接口。在一种常用方法中，直接将风力涡轮发电机输出馈送到电力电子转换器，在其中，将涡轮频率整流并逆变成如实用系统需要的固定频率。一种备选方法使用双馈异步发电机(DFAG)，其中，激励DFAG转子绕组和定子绕组的可变频率电力电子逆变器直接耦合到实用系统。

在传统电力系统中，电力系统的同步发电机的频率与实用系统匹配，实用系统的频率的动态响应依靠同步发电机和负载的惯性。传统电力系统中使用的同步发电机能够在瞬态状况期间(即，发电的突然故 障、线路失效或连接大负载)对电力系统的频率和电压控制有所贡献。在此类瞬态状况期间，系统频率开始以主要由系统的总角动量确定的速率改变，系统的总角动量是所有发电机和连接到电力系统的旋转负载的角动量之和。在此类瞬态状况中，同步发电机还可以提供调制有功功率以稳定电力系统并使频率恢复到其标称值的附加控制服务。 

但是，当用于电力系统中发电时，风力涡轮一般对实用系统的频率稳定没有贡献。随着通过实用系统接入的、由风力涡轮生成的电力更大，合乎需要的风力涡轮也在瞬态状况中对电力系统的电压和频率控制有所贡献，以稳定电力系统。 

因此，迫切需要克服风力涡轮系统的上述限制的控制技术，使得风力涡轮能够更智能地参与实用系统的频率调节和功率摆动稳定，从而能够对双馈机组风电场的功率进行更加智能的控制。

发明内容

因此，本发明提出一种双馈机组风电场的功率控制系统，可充分地消除由于现有技术的限制和缺陷导致的一个或多个问题。

本发明另外的优点、目的和特性，一部分将在下面的说明书中得到阐明，而另一部分对于本领域的普通技术人员通过对下面的说明的考察将是明显的或从本发明的实施中学到。通过在文字的说明书和权利要求书及附图中特别地指出的结构可实现和获得本发明目的和优点。

本发明提供了一种双馈机组风电场的功率控制系统，所述系统包括：

多个风力涡轮发电机，至少一部分发电机具有输出增强能力，具有输出增强能力的发电机可工作于正常模式或者输出增强模式；

测风仪，其被配置为测量风速信息；

多个分析单元，每个分析单元都与每个相应的所述风力涡轮发电机相关联，每个分析单元都被配置成分析由所述测风仪供给的风速信息，并确定它们相应的风力涡轮发电机的输出增强能力；

检测单元，其被配置成检测由所述多个风力涡轮发电机产生的总输出功率；

控制单元，其被配置为查询每一个所述分析单元，以确定与每一个所述分析单元相对应的风力涡轮发电机的输出增强能力，并根据所述检测单元检测的所述总输出功率来选定一部分风力涡轮发电机进入输出增强模式。

根据本发明一优选实施例，如果所述控制单元确定由所述检测装置检测的总输出功率小于期望的电平，就能够使得选定的风力涡轮发电机提高它们的输出功率。

根据本发明一优选实施例，所述系统还包括逆变单元，所述逆变单元与所述控制单元相连，并受所述控制单元的控制，通过接通所述逆变装置，能够通过蓄电池对发电机进行反向充电。

根据本发明一优选实施例，所述控制单元采用单片机和CPLD双芯片系统。

本发明所提供的双馈机组风电场的功率控制系统，能够使得对风力发电机组功率控制最优化，提高风力发电机的发电效率。

附图说明