[发明专利]一种基于新能源同步机的新能源并网控制系统和方法

摘要

本发明公开了属于电力电子系统运行与控制技术领域的一种基于新能源同步机的新能源并网控制系统和方法。含直驱式风机和光伏阵列的新能源电场的并网系统由电网、新能源同步机、新能源、电压源型逆变器、控制模块、电气测量仪器组成；新能源同步机由两个容量相同的同步电机同轴相连，由新能源逆变器驱动同步电动机，同步电动机带动同步发电机直接连接电网；依据控制方法不同，其并网系统及其控制模块结构均有差别。本发明基于源网相位差控制理论，提出新能源通过新能源同步机并网的几种控制方法实现单台或多台新能源机组并联汇聚通过新能源同步机并网，解决了输出功率稳定传输控制，电压和频率稳定性下降等诸多新能源并网带来的问题。

主权项

1.一种基于新能源同步机的新能源并网控制系统，其特征在于，所述新能源同步机的新能源并网控制系统是新能源同步机由两个容量相同的同步电机同轴相连，同步电动机侧接新能源发电场，由新能源逆变器驱动同步电动机，同步电动机带动同步发电机直接连接电网；依据控制方法不同，其并网系统及其控制模块结构均有差别，具体包括下面五种结构：/n1)适用于源网相位差控制方法采用新能源同步机的新能源并网系统中，含直驱式风机和光伏阵列的新能源电场的并网系统由电网(10)、新能源同步机(11)、新能源(20)、电压源型逆变器(211)、控制模块(30)、电气测量仪器(216)组成；其中，新能源同步机(11)是由一台同步电动机(120)和一台同步发电机(130)的转子同轴相连组成；同步电动机(120)和电压源型逆变器(211)连接，新能源(20)与电压源型逆变器(211)连接；同步发电机(130)与电网(10)连接；在同步发电机(130)与电网(10)之间的连接线上，耦合连接电气测量仪器(216)，电气测量仪器(216)再通过电缆分别与电压源型逆变器(211)和控制模块(30)连接；控制模块(30)再分别连接电压源型逆变器(211)和新能源(20)；其中控制模块(30)由有功参考值计算模块(311)、加减法运算器(313)和PI控制器(314)串联，以及功率计算模块(312)与加减法运算器(313)连接组成；/n2).适用于源网频率差反馈控制方法采用新能源同步机的新能源并网系统中，含直驱式风机和光伏阵列的新能源电场的并网系统的总体结构与上述1)相同，只是其中控制模块(30)由有功参考值计算模块(311)、第一加减法运算器(313)、第一PI控制器(314)和第二加减法运算器(315)串联，以及功率计算模块(312)与第一加减法运算器(313)连接组成；/n3).适用于直流电压反馈控制方法采用新能源同步机的新能源并网系统中，含直驱式风机和光伏阵列的新能源电场的并网系统由电网(10)、新能源同步机(11)、新能源(20)、电压源型逆变器(211)、直流母线(212)、控制模块(30)、电气测量仪器(216)组成；新能源同步机(11)是由一台同步电动机(120)和一台同步发电机(130)的转子同轴相连；同步电动机(120)和电压源型逆变器(211)连接，新能源(20)分别与电压源型逆变器(211)和控制模块(30)连接；同步发电机(130)与电网(10)连接；在新能源(20)与电压源型逆变器(211)的连接线上耦合连接电气测量仪器(216)和直流母线(212)；直流母线(212)耦合连接电气测量仪器(216)，并通过电缆与控制模块(30)连接；控制模块(30)再连接电压源型逆变器(211)；其中，控制模块(30)由直流电压参考值计算模块(316)、第一加减法运算器(313)和第一PI控制器(314)串联组成；/n4).适用于q轴电流控制方法的新能源同步机的新能源并网系统中，包含直驱式风机和光伏阵列的新能源电场的并网系统由电网(10)、新能源同步机(11)、新能源(20)、电压源型逆变器(211)、直流母线(212)、由电感L(213)和电容(219)组成的LC滤波器、控制模块(30)、第一电气测量仪器(216)、第二电气测量仪器(2018)、转子位置角测量仪器(217)组成，新能源同步机(11)是由一台同步电动机(120)和一台同步发电机(130)的转子同轴相连，同步电动机(120)和电压源型逆变器(211)连接，新能源(20)分别与电压源型逆变器(211)和控制模块(30)连接；同步发电机(130)与电网(10)连接；在新能源(20)与电压源型逆变器(211)的连接线上耦合连接第一电气测量仪器(216)和直流母线(212)；直流母线(212)/n耦合连接第一电气测量仪器(216)，并通过电缆与控制模块(30)连接；控制模块(30)再连接电压源型逆变器(211)；在电压源型逆变器(211)和新能源同步机(11)之间连接LC滤波器(213)，第二电气测量仪器(218)与LC滤波器(213)耦合连接，并通过电缆线连接到控制模块(30)；在同步电动机(120)和同步发电机(130)之间的转子轴附近安装转子位置角测量仪器(217)；其中，控制模块(30)由直流电压参考值计算模块(316)、第一加减法运算器(313)、第一PI控制器(314)、第二加减法运算器(315)、第二PI控制器(317)、第三加减法运算器(319)串联；第三加减法运算器(319)分别连接上WL(326)、下abc/dq变换模块(324)和SVPWM模块(327)；下abc/dq变换模块(324)和上abc/dq变换模块(323)连接；上abc/dq变换模块(323)与无功功率计算模块(318)、第四加减法运算器(322)连接成回路；第四加减法运算器(322)与第三PI控制器(320)、第五加减法运算器(321)、下WL(325)连接成回路；第五加减法运算器(321)与下abc/dq变换模块(324)和第三加减法运算器(319)连接；/n5)适用于多逆变器并联驱动控制方法的新能源同步机的新能源并网系统中，包含直驱式风机和光伏阵列的新能源电场的并网系统由包含直驱式风机和光伏阵列的新能源电场的并网系统由电网(10)、新能源同步机(11)、新能源(20)、电压源型逆变器(211)、直流母线(212)、由电感L(213)和电容(219)组成的LC滤波器、控制模块(30)、第一电气测量仪器(216)、第二电气测量仪器(218)、第三电气测量仪器(220)和转子位置角测量仪器(217)组成；与q轴电流控制方法的新能源同步机的新能源并网系统的区别是只有一个新能源同步机(11)，该新能源同步机(11)配有相同的n个控制模块(30)、n个电压源型逆变器(211)和2n+1个电气测量仪器组成的多个逆变器；多个逆变器并联运行，并联驱动新能源同步机并网系统。/n