[发明专利]用于风力发电系统的储能式电能质量调节器

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电系统领域，具体涉及一种用于风力发电系统的储能式电能质量调节器。

背景技术

目前，风电系统所面临的挑战主要来源于两个方面：一方面，由于风能资源具有波动性，导致风电出力也具有波动性，这在风电穿透率较高的情况下会对电网的电能质量及其稳定性产生较大的负面影响。另一方面，随着风电在电网中所占比例不断增大，若风电机组在电网发生故障时仍采取被动保护式的解列方式，则会增加整个系统的恢复难度，甚至可能加剧故障，严重影响到电网的安全运行。为此，新的电网规则均要求当电网发生故障时，并网风电机组都能够在一定时间范围内实现低电压穿越运行，并在故障切除后风力发电机组能够迅速恢复正常运行，以帮助电网恢复正常工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的上述缺陷，提供一种不仅可以平滑风电的功率波动，而且还能提高风电的低电压穿越能力的用于风力发电系统的储能式电能质量调节器。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于风力发电系统的储能式电能质量调节器，包括三相全桥AC-DC变换器、三相半桥DC-AC变换器、双向DC-DC变换器和储能装置，所述三相全桥AC-DC变换器各相交流端口的一个出线端子分别与风电机组中对应相的出线端子相连、另一个出线端子分别与风力发电系统中升压变压器低压侧中对应相的连接端子相连，所述三相全桥AC-DC变换器各相的直流端口与三相半桥DC-AC变换器的直流端口相连，所述三相半桥DC-AC变换器的交流端口与风力发电系统中升压变压器低压侧的连接端口相连，所述储能装置通过双向DC-DC变换器和三相半桥DC-AC变换器的直流端口相连。

优选地，所述三相全桥AC-DC变换器各相交流端口的一个出线端子与风电机组中对应相的出线端子之间分别串联连接有单相滤波电感。

优选地，所述三相半桥DC-AC变换器的交流端口与风力发电系统中升压变压器低压侧的连接端口之间串联布置有三相滤波电感。

优选地，所述储能装置为超级电容器或者蓄电池。

优选地，所述三相全桥AC-DC变换器、三相半桥DC-AC变换器均为基于全控开关器件的变换器，所述双向DC-DC变换器为基于全控开关器件的双向DC-DC变换器，所述全控开关器件为绝缘栅双极型功率管IGBT、集成门极换流晶闸管IGCT及可关断晶闸管GTO中的一种。

本发明用于风力发电系统的储能式电能质量调节器具有下述优点：

1、本发明包括三相全桥AC-DC变换器、三相半桥DC-AC变换器、双向DC-DC变换器和储能装置，三相全桥AC-DC变换器各相交流端口的一个出线端子分别与风电机组中对应相的出线端子相连、另一个出线端子分别与风力发电系统中升压变压器低压侧中对应相的连接端子相连，三相全桥AC-DC变换器各相的直流端口与三相半桥DC-AC变换器的直流端口相连，三相半桥DC-AC变换器的交流端口与风力发电系统中升压变压器低压侧的连接端口相连，储能装置通过双向DC-DC变换器和三相半桥DC-AC变换器的直流端口相连，通过控制三相全桥AC-DC变换器的工作状态，能够实现在电网发生电压跌落时，即升压变压器低压侧出现电压跌落时，快速动态补偿升压变压器的电压偏差量，以保证风电机组出线端口的电压稳定，从而提高风电系统的低电压穿越能力。

2、本发明包括三相全桥AC-DC变换器、三相半桥DC-AC变换器、双向DC-DC变换器和储能装置，三相全桥AC-DC变换器各相交流端口的一个出线端子分别与风电机组中对应相的出线端子相连、另一个出线端子分别与风力发电系统中升压变压器低压侧中对应相的连接端子相连，三相全桥AC-DC变换器各相的直流端口与三相半桥DC-AC变换器的直流端口相连，三相半桥DC-AC变换器的交流端口与风力发电系统中升压变压器低压侧的连接端口相连，储能装置通过双向DC-DC变换器和三相半桥DC-AC变换器的直流端口相连，通过控制三相半桥DC-AC变换器的工作状态，能够实现控制三相半桥DC-AC变换器的有功/无功输出，在电网正常运行时，能够平滑风电的有功功率波动；当电网发生故障时，能够为电网提供一定的无功功率以帮助电网恢复正常运行。