[发明专利]风电场储能系统谐波控制器及其参数整定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在风电场输出母线上集中配置的储能系统中，用于双向变流器的谐波控制器及其参数整定方法，属于风力发电并网技术领域。

背景技术

风力发电由于资源丰富、节能环保、技术成熟等优点，成为新能源发电领域中发展的重点。伴随着风力发电穿透率的不断增加，风电系统对电网系统的影响也越来越大。由于风速的不确定性和间歇性，风电场输出功率波动很大，不能稳定、持续地输出电能。近年来，在风电场输出母线上集中配置储能系统的方法得到了广泛应用，可以稳定风电场的输出功率。由于集中配置的储能装置是加在交流电网侧，需要单独为储能装置配备变流器，而变流器作为非线性负载会在电力系统中产生大量谐波。同时变流器现在都大量使用脉宽调制技术（PWM），PWM控制电路可以使电压、电流非常接近正弦波，但是由于使用载波调制正弦信号，也产生了和载波有关的谐波分量。

因此，针对风电场输出母线上集中配置的储能系统，需要提出一种谐波控制器，既要能对储能系统输入输出的电压、电流量进行控制，又要能抑制储能系统注入电网系统的谐波分量，提高输出电能的质量。同时，为了合理整定谐波控制器中的参数，仅凭试凑法和经验法不光过程复杂，而且控制效果往往不尽如人意，这就需要提出相应的参数整定方法，对设计的谐波控制器进行参数整定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够在控制储能系统电压和电流稳定的基础上，抑制储能系统向电网注入谐波的风电场储能系统谐波控制器，以及一种能够对风电场储能系统谐波控制器的参数进行有效整定的参数整定方法.

本发明采用如下技术方案解决上述技术问题：本发明设计了一种风电场储能系统谐波控制器，包括储能系统、DC/DC变换器、电网、双向变流器和SPWM，还包括双闭环控制系统，所述双闭环控制系统包括外环电压PI控制器、内环电流PR控制器、第一比较器和第二比较器，其中：

所述储能系统通过DC/DC变换器与双向变流器的直流侧连接，所述双向变流器的另一侧与电网连接；

所述第一比较器在双向变流器的直流侧提取电压信号U_d与输入的直流电压参考值U_ref进行比较，并将产生的差值ev送入外环电压PI控制器；

所述外环电压PI控制器输出电流参考值i_ref，并传输至第二比较器，所述第二比较器提取双向变流器网侧的电流信号i_abc与电流参考值i_ref进行比较，并将产生的差值ei输入内环电流PR控制器，内环电流PR控制器产生驱动信号u_cαβ，并传输至SPWM；

所述SPWM对驱动信号u_cαβ进行脉宽调试，对双向变流器直流侧电压信号U_d和网侧电流信号i_abc进行反馈调节，从而实现双闭环控制。

作为本发明的一种优化结构：所述内环电流PR控制器采用叠加谐波补偿的比例谐振控制器，所述叠加谐波补偿的比例谐振控制器传递函数为其中，k_a定义为PR控制器的比例系数，k_b定义为PR控制器的谐振系数，w₀定义为谐振频率，G_PR定义为比例谐振控制器传递函数，s定义为传递函数中的复变量。

本发明还设计了一种基于权利要求1所述的风电场储能系统谐波控制器的参数整定方法，所述参数整定方法以劳斯判据为基础，并满足不等式组