[实用新型]一种应用于风电场混合储能系统中的直流变换装置

说明书

本实用新型公布了一种应用于风电场混合储能系统中的直流变换装置，包括双向DC‑DC变换器、风电场直流母线侧、直流变流器监控单元、蓄电池储能单元、超级电容储能单元、STM32控制系统、辅助电源电路；所述双向DC‑DC变换器共两个均与风电场直流母线侧相连，其中一个双向DC‑DC变换器接入蓄电池储能单元，另一个接入超级电容储能单元；所述辅助电源电路与STM32控制系统相连；所述STM32控制系统与直流变流器监控单元相连；所述辅助电源电路、双向DC‑DC变换器也与直流变流器监控单元连接。它能实现蓄电池储能单元与超级电容储能单元针对风电场直流母线侧功率波动时充放电模式自动切换，确保风电场功率平滑输出。

技术领域

本实用新型属于风电场储能技术领域，具体为一种应用于风电场混合储能系统中的直流变换装置。

背景技术

随着国家对作为绿色能源的风能大力开发应用，风电场发电的建设也日益加快，已成为新能源发展的重要研究方向之一。在风电场发电系统中，由于风能具有随机性与间歇性等特点，实际运行时其输出功率会随风波动，并网时会对电网的稳定运行造成严重威胁。在风电场应用中，通过添加混合储能装置来实现系统的稳定运行、电能质量改善和削峰填谷等多时间尺度上的功率平衡控制，它是一种调控间歇性能源功率波动的有效手段。混合储能的发展趋势之一是将各种储能技术进行复合利用，以最大程度地发挥各种混合储能技术的优势，降低混合储能系统全寿命周期费用，提高储能系统的经济性。为了实现风电场功率的平滑输出，在风电场发电系统的直流母线侧添加混合储能装置，通过对混合储能系统充放电模式控制来快速吸收多余能量和补充缺额能量，进行风电功率平抑，提高对电网输出电能的稳定性。

现有技术公开了一种混合储能变流器装置及控制方法（CN201610822902），包含多个并联的双向DC/DC变换器、隔离变压器、变流器监控系统、旁路电路等。但是该变流器中的双向DC/DC变换单元采用最简单的复合斩波电路进行集中控制，滤波器采用LC结构，变流器电路结构复杂，而且没有考虑混合储能单元功率分配、协调控制及远程监控问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对以上问题，提供一种应用于风电场混合储能系统中的直流变换装置，其目的在于通过对风力发电系统直流母线与储能装置间能量双向流动的协调控制。当风电场直流母线侧功率波动时，由储能装置输出能量或吸收能量实施实时补偿，实现风电场发电系统功率平滑输出。

为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案是：一种应用于风电场混合储能系统中的直流变换装置，包括双向DC-DC变换器2、风电场直流母线侧1、直流变流器监控单元5、蓄电池储能单元3、超级电容储能单元4、STM32控制系统6、辅助电源电路7；所述双向DC-DC变换器2共两个均与风电场直流母线侧1相连，其中一个双向DC-DC变换器2接入蓄电池储能单元3，另一个接入超级电容储能单元4；所述辅助电源电路7与STM32控制系统6相连；所述STM32控制系统6与直流变流器监控单元5相连；所述辅助电源电路7、双向DC-DC变换器2也与直流变流器监控单元5连接。

进一步的，所述的双向DC-DC变换器包括升压电路10、降压电路11。

进一步的，所述升压电路10中设置有IGBT管VT2；所述IGBT管VT2集电极连接电感L1的一端和肖特基二极管D2阳极；所述电感L1的另一端连接快恢复二极管D3阳极和储能装置9正极；所述肖特基二极管D2阴极与快恢复二极管D3阴极连接；所述IGBT管VT2发射极与储能装置9的负极连接；所述IGBT管VT2基极与电阻R1一端连接；所述电阻R1另一端与IGBT管VT2发射极连接；所述肖特基二极管D2阴极连接有电容C1一端和肖特基二极管D5阳极；所述电容C1的另一端与IGBT管VT2发射极连接；所述肖特基二极管D5阴极与风电场直流母线侧1的正极连接；所述风电场直流母线侧1负极与IGBT管VT2的发射极连接；所述IGBT管VT2的发射极接地。