[发明专利]一种嵌入式储能的风力发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电系统，特别是涉及一种嵌入式储能的风力发电系统。

背景技术

随着能源和环境问题的日益严峻，作为可再生能源的风力发电得到了广泛关注和大力发展。风电并网是实现风能大规模利用的有效方式，随着风力发电机组容量和规模的不断扩大，其在电网中所占的比重逐步提高，对电力系统的影响也将越来越显著。

风的随机波动性和间歇性决定了风电场的输出功率也具有随机波动性和间歇性，风电的出力可靠性差，与电力系统需要实时平衡稳定的特性相悖，其在电网中运行势必会对电网产生一系列影响，在风电穿透功率较大的电网中，风电机组的稳定、可靠运行显得尤为重要。但由于风电机组的输出功率主要受风速、气压、温度等多方面影响，因此经常发生波动。当风电接入容量达到一定比例时，其输出功率的随机波动将给电力系统的稳定运行带来一些负面影响，如频率不稳定、电压闪变和跌落、谐波污染等，特别是当系统备用容量不足时，影响更加明显。

结合储能系统来研究改善风能发电的稳定性，提高发电及接入系统的稳定运行成为风电并网运行中的重要问题。目前的储能装置中，有使用飞轮储能装置平滑风力发电功率，有使用超导储能系统，有使用超级电容器承担平滑功率的作用。然而，飞轮储能系统一般损耗高，控制系统相对复杂；超导储能安装和维护费用较大；超级电容器则常用于秒级储能，不适合实际兆瓦级使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种嵌入式储能的风力发电系统，本发明采用嵌入式能量存储（ESS）电池系统，利用其成本低、技术成熟，存储容量高，功率密度高等特点，完成对风力发电系统的储能，使风电场具有灵活可控的电能，提高电网吸纳风电的能力及提高电网和风电场的稳定运行能力。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种嵌入式储能的风力发电系统，所述系统包括主电路和控制系统两个部分；系统主电路包括：使用变频器拖动三相异步电机模拟风力机、三相绕线式双馈风力发电机、电网和发电机转子间的双 PWM 变换器、双PWM变换器直流电压母线上的蓄电池储能装置系统、测量转速的光电编码器、调节式电阻箱；控制系统包括：两块以 DSP2407为核心控制芯片的控制电路、功率开关管IGBT 的驱动电路、由电压霍尔传感器和电流霍尔传感器组成的测量电路以及一些辅助电；异步电机与双馈发电机使用联轴器保证同轴连接，在双馈发电机上接入光电编码器，在双馈发电机转子侧和电网之间的背靠背PWM变换器为两个完全相同的三相桥式变换器组成，直流母线上并联两个容值较大相互串联的电解电容，通过变压器连接进入电网侧；定子绕组通过变压器与电网相连，转子绕组则通过由网侧换流器(GSC)和转子侧变流器(RSC)构成的背靠背脉宽调制(PWM )变流器接入电网；转子侧和网侧变换器分别设有2个DSP控制板，控制板核心为DSP2407A，外接辅助电源为DSP、霍尔传感器供电。

所述的一种嵌入式储能的风力发电系统，所述储能装置由蓄电池的串并联组成。

所述的一种嵌入式储能的风力发电系统，所述变频器连接异步电动机与风力机拖动三相绕线式双馈发电机相连，两块控制板 DSP1、DSP2 分别连接双PWM 变换器的转子侧和网侧/负载侧。

所述的一种嵌入式储能的风力发电系统，所述直流母线上设有蓄电池储能装置。

所述的一种嵌入式储能的风力发电系统，所述双PWM变换器中网侧变换器和转子侧变换器的主电路结构相同.

所述的一种嵌入式储能的风力发电系统，所述变换器结构拓扑由功率开关器件和输入、输出滤波电路部分组成。

所述的一种嵌入式储能的风力发电系统，所述变换器为三相桥式双向PWM变换电路，其中6个功率开关器件采用功率开关管IGBT。

附图说明

图1新型双馈风力发电系统框图；

图2基于储能装置的双馈风力发电系统结构图；

图3蓄电池储能系统模型；

图4PWM 变换器结构图；

图5集成EES的DC/ DC系统；

图6 DSP 控制板采样电路结构图；

图7DSP采样及保护电路结构图；

图8系统驱动电路结构图；

图9转子侧 PWM 变换器中断程序流程图；

图10网侧/负载侧 PWM 变换器程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。