DC变换器与风机变流器的直流母线相连；如图2所示，图2是图1中的加了超级电容的储能系统的结构示意图，超级电容器加装在变流器的直流母线上，超级电容器通过DC-DC变换器与双馈风机变流器的直流母线相连，该DC-DC变换器属buck-boost双向变换器，由全控型开关S1、S2以及升压电感L构成，能量从直流母线(Edc)到超级电容(Esc)时，DC-DC变流器工作在buck模式，反之工作在boost模式，通过控制开关SI的占空比可以实现超级电容电压的调节，其中Rres为超级电容器的等效电阻。
[0027]S2，对加入所述超级电容的储能系统和所述变流器进行集成系统协调控制:图3是本发明采用超级电容提升风电机组异常电压耐受能力控制方法的集成系统协调控制流程图；其控制过程为首先检测电网电压是否发生故障；电网电压故障后检测直流母线电压是否超过限制；电网电压标志位置为“异常”；集成系统协调控制按“异常”进行控制;检测电网电压是否恢复到合理范围；电网电压标志位置为“正常”；集成系统协调控制按“正常”进行控制；回到检测电网电压是否发生故障的步骤上；
图4是图3中的网侧变流器的控制模式图；网侧变流器控制:
网侧变流器根据电网电压标志位，存在“正常工况”和“异常工况”两个模式。当电网电压水平在允许范围内时，网侧变流器控制直流母线恒定，此时为“有功优先控制”模式，同时可以提供一定的无功/电压辅助控制；当电网电压异常时，网侧变流器进行策略切换，不再控制母线电压，此时为“无功优先控制”模式，根据高、低电压情况选择“欠励”和“过励”运行模式，具体如下:
在电网出现高电压时，网侧变流器主动进入欠励状态，在满足视在容量约束下，注入一定的有功功率。
[0028]在电网出现低电压时，网侧变流器主动进入过励状态，支撑电网电压，在满足视在容量约束下，注入一定的有功功率。
[0029]图5是图3中的超级电容的控制模式图；由图5可知，超级电容储能装置控制策略主要有两部分组成:boost控制和buck控制，其中boost控制为直流母线电压控制，buck控制为超级电容电压控制，当检测到直流母线超过“设定值I”时,boost模式启动，否则buck模式工作。为了实现超级电容储能装置与直流卸荷电路对母线电压的控制解耦，可以将“设定值I”整定的略小与直流卸荷电路，避免两者同时工作，造成母线电压不稳定；除此之外，还需要考虑boost模式下的超级电容工作电压范围，动态调节增益系数，可以调节超级电容注入/吸收功率大小，防止超级电容电压超出工作范围，这里，增益系数只为“O”，“I”，即描述超级电容储能装置是否对直流母线进行电压控制，当超级电容电压超出电压上/下限时，增益系数置“O”，否则为“I”。
[0030]采用该控制逻辑，超级电容储能系统可实现:
电网电压正常时，维持自身的工作电压；
电网电压异常时，由于网侧变流器切换到“无功优先控制”模式，为平衡机/网功率，此时超级电容控制母线电压，保证连续运行，同时，超级电容还能够抑制电网电压跌落引起的直流母线电压暂态过程。
[0031]本发明提供的一种采用超级电容提升风电机组异常电压耐受能力的控制方法，可用于提升双馈风电机组的故障运行能力，该方案整体解决了双馈风电机组抵御电网电压小值暂态扰动、高/低电压下的连续运行问题，基本不改变风电机组原有控制策略，控制结构、算法简单可靠，效果好，不会对风电机组其它部件的运行和使用寿命产生影响。
[0032]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1.采用超级电容提升风电机组异常电压耐受能力的控制方法，其特征在于，所述控制方法具体为: Si，在采用超级电容提升风电机组异常电压耐受能力的控制系统中装入超级电容，所述系统包含依次连接的风轮、齿轮箱、发电机、变流器和crowbar保护，还包括与电网连接的箱变，所述超级电容加装在所述变流器的直流母线上，所述超级电容通过DC-DC变换器与风机变流器的直流母线相连； S2，对加入所述超级电容的储能系统和所述变流器进行集成系统协调控制:检测电网电压是否发生故障；电网电压故障后检测直流母线电压是否超过限制；电网电压标志位置为“异常”；集成系统协调控制按“异常”进行控制;检测电网电压是否恢复到合理范围；电网电压标志位置为“正常”；集成系统协调控制按“正常”进行控制；回到检测电网电压是否发生故障的步骤上。2.如权利要求1所述的采用超级电容提升风电机组异常电压耐受能力的控制方法，其特征在于，所述集成系统协调控制的控制对象包括双馈风电机组网侧变换器和超级电容储能系统。3.如权利要求2所述的采用超级电容提升风电机组异常电压耐受能力的控制方法，其特征在于，所述双馈风电机组网侧变换器的控制为:根据电网电压标志位网侧变流器根据电网电压标志位，包括“正常工况”和“异常工况”两个模式；当电网电压水平在允许范围内时，网侧变流器控制直流母线恒定，此时为“有功优先控制”模式，同时可以提供一定的无功/电压辅助控制；当电网电压异常时，网侧变流器进行策略切换，不再控制母线电压，此时为“无功优先控制”模式，根据高、低电压情况选择“欠励”和“过励”运行模式，具体为， 在电网出现高电压时，网侧变流器主动进入欠励状态，在满足视在容量约束下，注入一定的有功功率； 在电网出现低电压时，网侧变流器主动进入过励状态，支撑电网电压，在满足视在容量约束下，注入一定的有功功率。4.如权利要求2所述的采用超级电容提升风电机组异常电压耐受能力的控制方法，其特征在于，所述超级电容的储能装置控制策略主要有两部分组成:b00st控制和buck控制，所述boost控制为直流母线电压控制，所述buck控制为超级电容电压控制，当检测到直流母线超过“设定值I”时,boost模式启动，否则buck模式工作。
【专利摘要】本发明公开了一种采用超级电容提升风电机组异常电压耐受能力的控制方法,在采用超级电容提升风电机组异常电压耐受能力的控制系统中装入超级电容，所述系统包含依次连接的风轮、齿轮箱、发电机、变流器和crowbar保护，还包括与电网连接的箱变，所述超级电容加装在所述变流器的直流母线上，所述超级电容通过DC-DC变换器与风机变流器的直流母线相连；对加入所述超级电容的储能系统和所述变流器进行集成系统协调控制；该方案整体解决了双馈风电机组抵御电网电压小值暂态扰动、高/低电压下的连续运行问题，基本不改变风电机组原有控制策略，控制结构、算法简单可靠，效果好，不会对风电机组其它部件的运行和使用寿命产生影响。
【IPC分类】H02P101/15, H02J3/16, H02P9/10, H02J3/38
【公开号】CN105634013
【申请号】CN201610114252
【发明人】汪宁渤, 路亮, 丁坤, 周识远, 张琛, 李津, 李征, 摆念宗, 陟晶, 蔡旭, 蔡游明
【申请人】国网甘肃省电力公司, 国家电网公司, 甘肃省电力公司风电技术中心, 上海交通大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月1日