[发明专利]一种风氢耦合系统及其控制方法

权利要求书

1.一种风氢耦合系统，其特征在于，所述风氢耦合系统包括：

直驱风力发电机，用于将捕获的风能转化为机械能，并将机械能转化为电能，向机侧变流器输出低频交流电；

所述机侧变流器，用于将所述直驱风力发电机输出的交流电转换为直流电，以向网测变流器输出；

所述网测变流器，用于将所述转子侧变换器输出的直流电转换为交流电，经滤波后馈入区域电网；

碱式电解槽以及质子交换膜燃料电池分别通过DC/DC变流器耦合于连接所述机侧变流器与网测变流器的直流母线处，用于调节系统功率的平衡。

2.根据权利要求1所述的风氢耦合系统，其特征在于，

所述碱式电解槽，用于在直流电作用下，当直驱风力发电机功率大于负荷需求时，消纳系统富余功率；

所述质子交换膜燃料电池，用于当直驱风力发电机功率小于负荷需求时，补偿电网相应的功率缺额。

3.根据权利要求2所述的风氢耦合系统，其特征在于，所述碱式电解槽消纳系统富余功率的方式，具体为：

碱式电解槽将水电解生成氢气和氧气，并存储于储氢罐内，以供质子交换膜染料电池使用。

4.根据权利要求1所述的风氢耦合系统，其特征在于，所述碱式电解槽，还用于当电网侧发生短路故障时，对系统功率进行平衡，以保持直驱风力发电机不间断并网运行。

5.根据权利要求1所述的风氢耦合系统，其特征在于，所述机侧变流器采用最大转矩电流比控制，使用转速外环、电流内环的双闭环结构。

6.根据权利要求1所述的风氢耦合系统，其特征在于，所述网侧逆变器为三电平二极管箝位型，采用电压外环、电流内环的双闭环控制结构。

7.根据权利要求1所述的风氢耦合系统，其特征在于，所述风氢耦合系统还包括电容器；

所述电容器，分别与所述机侧变流器以及网测变流器相连，用于为所述机侧变流器以及网测变流器提供直流电压支撑。

8.一种风氢耦合系统的控制方法，其特征在于，包括：

建立直驱风机、碱式电解槽以及质子交换膜燃料电池数学模型；

根据所述直驱风机数学模型，确定风电出力；

当所述风电出力大于负荷需求时，根据所述碱式电解槽数学模型控制电解槽电解水制氢消纳系统剩余功率；

当所述风电出力小于负荷需求时，根据所述质子交换膜燃料电池数学模型控制燃料电池进行功率差额补充。

9.根据权利要求8所述的风氢耦合系统的控制方法，其特征在于，还包括：

当网侧发生短路故障时，通过电解制氢手段平衡系统功率，以实现低电压穿越。

10.根据权利要求9所述的风氢耦合系统的控制方法，其特征在于，所述当网侧发生短路故障时，通过电解制氢手段平衡系统功率，以实现低电压穿越的步骤，具体包括：

当网侧电压发生单相或三相短路故障时，采用直流母线电压外环、电解槽电流内环双闭环控制策略，所得差值经PI调节后产生控制信号，以稳定直流母线电压。