[发明专利]一种并网型风力发电系统

说明书

本发明涉及一种并网型风力发电系统，包括依次连接的风力发电机组、机侧变流器、网侧变流器、并网开关、并网变压器，所述风力发电机组产生的电能通过所述并网变压器并入电网，所述风力发电机组包括风力机、永磁同步发电机、逆变器、滤波电路、SPWM正弦脉宽调制和控制系统，所述控制系统对所述永磁同步发电机、所述网侧变流器以及所述机侧变流器进行控制，调节所述风力发电机组输出至电网的电能。与现有技术相比，本发明具有获取有效的输出特性，不会对电网安全产生影响等优点。

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，尤其是涉及一种并网型风力发电系统。

背景技术

随着社会的快速发展，能源作为推动力起着不可或缺的作用，我国是能源消耗大国，对能源的需求量大。风能作为清洁能源，以其清洁、无污染、分布广而得到广泛应用。但由于风能的不稳定、不连续性无法直接用于并网。而由于风力发电输出不稳定性，直接并网使用会对电网安全产生影响。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种并网型风力发电系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种并网型风力发电系统，包括依次连接的风力发电机组、机侧变流器、网侧变流器、并网开关、并网变压器，所述风力发电机组产生的电能通过所述并网变压器并入电网，所述风力发电机组包括风力机、永磁同步发电机、逆变器、滤波电路、SPWM正弦脉宽调制和控制系统，所述控制系统对所述永磁同步发电机、所述网侧变流器以及所述机侧变流器进行控制，调节所述风力发电机组输出至电网的电能。所述网侧变流器与所述机侧变流器通过直流母线环节进行连接，二者组合呈背靠背双PWM变流器。

所述控制系统包括机侧变流器进行控制的转速外环及电流内环控制模块、用以对网侧变流器进行控制的锁相控制模块以及用以对永磁同步发电机进行控制的最大功率跟踪控制模块。

对永磁同步发电机进行控制的具体内容为：

对发电机的转速控制采用i_sd＝0的矢量控制策略，即控制PMSG的d轴电流参考值为0，i_sd＝0；通过调节电磁转矩T_e调节风力机机械转速ω_g时，只需控制唯一变量i_sq；

根据已知转矩指令T_e*，在dq坐标系下，电流分量分别为：

PMSG稳态时控制方程为：

式中，i_sd、i_sq为定子电流，u_sd、u_sq为受控电压，ω_sL_sqi_sq、-ω_s(L_sdi_sd+ψ_f)为耦合电压，Ψ_f为永磁体的磁链。

采用前馈补偿控制策略实现i_sd、i_sq的解耦控制，分别对d-q轴电流进行闭环PI调节。将PMSG的输出与PWM变换器相连，作为发电机侧变换器，发电机侧变换器是电压源型变换器将PMSG电压转换为直流电压，通过控制PMSG的转速调节转速，使其与风力机的最佳转速相匹配，最佳风速为风力涡轮机捕获最大风能的速度。

所述机侧变流器采用仿照直流电动机的转子磁场定向的控制方式，定向磁场中，转子的d轴与永磁体轴重合，将机械角速度ω_m作为控制策略的反馈信号，将d轴参考电流I_sd*设置为零，使定子电流只有q轴分量，进而使电磁转矩只取决于q轴定子电流，实现磁通电流和转矩电流的完全解耦，进而分别控制磁通电流和转矩电流。