[发明专利]一种超级电容器平抑风电微电网电压波动系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电网、风力发电技术领域，具体涉及一种超级电容器平抑风电微电网电压波动系统及其方法。

背景技术

风电由于其清洁、无污染，成为最具开发竞争力的可再生能源。然而风电易受风速变化等外界因素影响，输出功率具有波动性和随机性，影响风电输出可靠性，电能质量需进一步提高。尤其是随着风电渗透率的进一步提高，风电对微电网的影响不容忽视。安装配套的储能设备，采取一定的储能控制策略，可以有效平抑风电功率波动，提升微电网供电质量。由于超级电容器储能装置具有高功率密度，循环寿命长，能够快速释放能力具有快速的功率吞吐能力和响应速度，成为实现风电功率波动快速平抑的有效手段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用超级电容器平抑风电微电网电压波动的方法。

一种超级电容器平抑风电微电网电压波动系统，该系统由风力发电单元、电容补偿装置、超级电容器组、双向DC/DC变换器、电压源逆变器和滤波电路组成；该系统包括升降压双向DC/DC变换器，超级电容器组储能单元和直流母线连接，T1、T2为全控型开关器件，D1、D2为反并联的续流二极管，通过PWM控制，改变T1、T2开关管的占空比，从而实现超级电容器的充放电控制。

该系统提通过变换器电压外环和电流内环双闭环控制策略进行变流器控制，参考电压V_ref和变换器输出电压V_DC进行比较，送入电压PI调节器，得到高压侧电流控制信号I_HV，该信号经信号运算机构处理，得到参考电流信号I_ref，和超级电容器实测电流信号I_DC进行比较，送入电流PI调节器，通过PWM控制器，输出信号对T1、T2进行通断控制。

系统给出了超级电容器组进行功率交换的控制方式，当风电输出功率大于给定功率时，超级电容器组进行充电，双向DC/DC变换器工作在降压斩波电路模式，当风电输出功率不足，小于系统给定功率时，超级电容器组进行放电，双向DC/DC变换器工作在升压斩波电路模式。

附图说明

图1应用超级电容器平抑风电微电网电压波动的系统结构图；

图2升降压双向DC/DC变换器结构图；

图3双向DC/DC变换器控制策略结构图。

具体实施方式

为了使从事风力发电、储能技术相关领域人员能更好地理解本发明方案，下面参照附图对本发明实施方式进行详细说明。

超级电容器平抑风电微电网电压波动的系统的结构图如图1所示，该系统由风力发电单元、电容补偿装置、超级电容器组、双向DC/DC变换器、电压源逆变器和滤波电路组成。假定风电微网系统稳定运行，风电单元和超级电容器储能单元共同向外电网注入功率，设有功、无功功率分别为P_ref、Q_ref，当受风速或外界因素影响，导致风电功率输出为有功P_WIND，无功Q_WIND，超级电容器储能进行快速补偿，输出有功为P_ref-P_WIND，无功为Q_ref-Q_WIND，则从外电网来看，注入的功率不变，从而能够保持系统功率平衡，维持电压稳定。

超级电容器储能单元和直流母线接口采用升降压双向DC/DC变换器，如图2所示，T1、T2为全控型开关器件，D1、D2为反并联的续流二极管，通过PWM控制，改变T1、T2开关管的占空比，从而实现超级电容器的充放电控制。DC/DC变换器采用图3所示的控制策略，通过变换器电压外环和电流内环双闭环控制策略进行变流器控制，参考电压V_ref和变换器输出电压V_DC进行比较，送入电压PI调节器，得到高压侧电流控制信号I_HV，该信号经信号运算机构处理，得到参考电流信号I_ref，和超级电容器实测电流信号I_DC进行比较，送入电流PI调节器，通过PWM控制器，输出信号对T1、T2进行通断控制。当风电输出功率大于给定功率时，超级电容器组进行充电，双向DC/DC变换器工作在降压斩波电路模式，当风电输出功率不足，小于系统给定功率时，超级电容器组进行放电，双向DC/DC变换器工作在升压斩波电路模式。