[发明专利]一种减少风电波动的控制系统及方法

权利要求书

1.一种减少风电波动的控制系统，其与风力发电机连接，所述风力发电机将风能转化为电能输给电网，其特征在于，所述控制系统包括控制单元，电力海绵，直流电压检测装置，交流电流检测装置和交流电压检测装置，其中：

所述电力海绵串接于电网和电阻负荷之间，所述电力海绵的控制端与所述控制单元的控制信号输出端连接；

所述直流电压检测装置，其与电力海绵的直流母线连接，以检测电力海绵的直流电压U_DC，所述直流电压检测装置还与控制单元的直流信号输入端连接；

所述交流电流检测装置串接于所述电力海绵和电网之间，以检测输入电力海绵的交流电流i_s，所述交流电流检测装置还与控制单元的交流电流信号输入端连接；

所述交流电压检测装置与电网连接，以检测输入电力海绵的交流电压u_s，所述交流电压检测装置还与控制单元的交流电压信号输入端连接；

所述控制单元还与风力发电机连接，以接收传输自风力发电机的风电功率P_W0；所述控制单元包括第一比例积分控制器和第二比例积分控制器；所述控制单元根据下述模型获得电力海绵交流电压控制量u_q和电力海绵直流电压控制量u_d：

u_q＝k_p1*(P_lref-P_l)+k_i1*∫(P_lref-P_l)dt

u_d＝k_p2*(U_DCref-U_DC)+k_i2*∫(U_DCref-U_DC)dt

式中，k_p1为第一比例积分控制器的比例系数；k_i1为第一比例积分控制器的积分系数；P_lref表示所述电阻负荷的功率参考值，其为风电功率P_W0和风力发电机注入电网的功率P_Wref的差，所述风力发电机注入电网的功率P_Wref由控制单元将风电功率P_W0经一阶惯性环节得到；P_l表示所述电阻负荷的功率，其中U_s是由接收自交流电压检测装置的交流电压u_s得到的交流电压幅值，I_s是由接收自交流电流检测装置的交流电流i_s得到的交流电流幅值，表示交流电压与交流电流的功角；k_p2为第二比例积分控制器的比例系数，k_i2为第二比例积分控制器的积分系数；U_DCref为设定的直流电压给定值；

所述控制单元将电力海绵交流电压控制量u_q和电力海绵直流电压控制量u_d进行dq-abc派克反变换，得到与交流三相分别对应的电力海绵脉宽调制信号u_a、u_b、u_c，控制单元通过其控制信号输出端将与交流三相分别对应的电力海绵脉宽调制信号u_a、u_b、u_c传输给电力海绵的控制端，以控制电力海绵加在所述电阻负荷上的电压，使得风力发电机注入电网的功率为P_Wref。

2.如权利要求1所述的减少风电波动的控制系统，其特征在于，所述控制单元为数字信号处理器。

3.如权利要求1所述的减少风电波动的控制系统，其特征在于，所述直流电压检测装置包括直流电压传感器。

4.如权利要求1所述的减少风电波动的控制系统，其特征在于，所述交流电压检测装置包括交流电压互感器。

5.如权利要求1所述的减少风电波动的控制系统，其特征在于，所述交流电流检测装置包括交流电流传感器。

6.如权利要求1所述的减少风电波动的控制系统，其特征在于，所述第一比例积分控制器的比例系数k_p1的范围取0＜k_p1＜100，第一比例积分控制器的积分系数k_i1的范围取0＜k_i1＜10。