[发明专利]一种永磁风力发电机组全风况下按给定功率控制的系统

说明书

技术领域

本发明属于新能源分布式发电技术中的永磁风力发电系统领域，具体涉及一种永磁风力发电机组全风况下按给定功率控制的系统。

背景技术

随着风电技术与产业的迅速发展，风能源供电不断地增加，欧洲与美国均计划在未来三十年后，使风能源供应电能占到整个电力工业发电量比例的20%以上。在这样一种背景下，风力发电系统参与系统频率、有功功率的调节、机组经济调度、以及电力市场运作，必将成为发展趋势，而按给定功率控制风力发电系统的输出功率是这些操作的关键技术。另一方面，由于风能源是随机的，间歇的，输出功率的波动性比较大，因此，把给定功率值设定在基于预测的、风能源的平均功率值上或小于平均值，进行按给定功率的控制输出，有助于平滑风力发电系统输出功率的波动，起到削峰平谷的作用，进而有助于整个电力系统的安全稳定运行。

风力发电系统是一类有着各种类型的、复杂的能量转换系统。变速永磁风力发电系统因其具有能量转换效率高、系统可靠性高、并网功率控制灵活、风涡轮机组简单因而机械故障率低（不含或只含一二级齿轮变速箱）、故障穿越能力强等优点，成为了世界风力发电领域重要的研究和发展方向

目前，国内外众多学者对变速永磁风力发电系统的核心控制部分做了广泛而又深入的研究，研究的重点在于风力发电机组的转速控制和基于转速控制的最大风功率追踪的控制。但是，采用最大功率追踪的功率控制方法，在全风况情况下，由于风能源的随机性，间歇性，将导致风力发电系统输出功率的波动性大，对电网的影响大。近年来，已有学者提出了带贮能装置的恒定功率控制的控制思路，并运用于带有贮能装置的双馈风力发电机组的功率控制系统中，如文献[1]中描述（[1]Liyan Qu, Wei Qiao. Constant Power Control of DFIG Wind Turbines With Supercapacitor Energy Storage[J]. IEEE Transactions on Industry Applications，2011，47（1）：359-367），其原理是当风功率不足的时候，利用贮能装置补偿风力发电系统额定功率输出的不足，从而实现恒定额定功率输出的功率平滑输出。在这种方法中，风力发电系统仍然采用的是按最大功率追踪的功率控制方法，这样，一方面，导致用于功率补偿的贮能装置的输出功率的波动性较大，不利于贮能装置的安全，稳定运行；另一方面，这种带贮能装置的恒定功率控制的风力发电系统仍然无法实现按给定功率的控制，因而无法参与系统频率、有功功率的调节、机组经济调度、以及电力市场运作。由此可知，实现风力发电系统按给定功率的功率控制是非常必要的。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种永磁风力发电机组全风况下按给定功率控制的系统，以实现永磁风电系统的功率平滑输出，实现永磁风力发电机组的经济调度、以及电力市场运作等功能。

实现本发明目的采用的技术方案是：永磁风力发电机组全风况下按给定功率控制的系统包括：测量滤波电路、独立变桨功率控制电路、永磁风力发电机的AC-DC桥式整流器的功率控制电路、电网侧DC-AC桥式逆变器的功率控制电路、三相锁相电路、基于三相锁相的实时功率计算电路、给定功率电路；

所述的三相锁相电路的输出端包含有两种信号，即三相交流电压的频率信号和相位信号；所述的基于三相锁相的实时功率计算电路的输出端包含实时有功功率信号输出端和实时无功功率信号输出端；所述的给定功率电路的输出端包含给定有功功率信号输出端和给定无功功率信号输出端；