CN110729760B - 一种风光混合发电*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种风光混合发电***，包括：双馈发电机、光伏阵列以及双馈变流器；双馈发电机通过双馈变流器连接电网；双馈变流器中设置有输出侧连接于直流母线的DC/DC变换电路，DC/DC变换电路的输入侧用于连接光伏阵列；双馈变流器中的控制器用于控制DC/DC变换电路输出电能至直流母线，进而在双馈发电机的实际运行过程中，充分利用双馈变流器中网侧变流器的功率余量，将光伏阵列输出的能量接入网侧变流器，实现同时传输风力发电和光伏发电，提高网侧变流器的功率容量的利用率。

Description

一种风光混合发电***
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，具体涉及一种风光混合发电***。
背景技术
对于双馈风力发电机组而言，其双馈变流器的网侧变流器只负责传送双馈发电机的转差功率；并且，在对双馈变流器的网侧变流器的功率容量进行设计时，现有技术都是按照极限转差功率设计的。
但是，在双馈发电机的实际运行过程中，网侧变流器的功率容量利用十分有限，转差率越小，双馈变流器的网侧变流器负责传送的功率也越小。如若双馈发电机处于同步转速状态，则网侧变流器处于待机状态，此时的网侧变流器的功率容量的利用率为零，造成网侧变流器的功率容量闲置。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种风光混合发电***，以提高风光混合发电***中双馈变流器的网侧变流器功率容量的利用率。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
本发明公开了一种风光混合发电***，包括：双馈发电机、光伏阵列以及双馈变流器；
所述双馈发电机通过所述双馈变流器连接电网；
所述双馈变流器中设置有输出侧连接于直流母线的DC/DC变换电路，所述DC/DC变换电路的输入侧用于连接所述光伏阵列；
所述双馈变流器中的控制器用于控制所述DC/DC变换电路输出电能至所述直流母线。
可选地，在上述的风光混合发电***中，所述控制器用于控制所述DC/DC变换电路输出电能至所述直流母线时，具体用于：
根据所述双馈变流器中网侧变流器的有功电流给定值，确定所述双馈变流器中DC/DC变换电路的输出功率指令值；
根据所述DC/DC变换电路的输出功率指令值，生成相应的PWM信号，输出至所述DC/DC变换电路的控制端。
可选地，在上述的风光混合发电***中，所述控制器用于根据所述双馈变流器中网侧变流器的有功电流给定值，确定所述双馈变流器中DC/DC变换电路的输出功率指令值时，具体用于：
若所述网侧变流器的有功电流给定值小于等于第一预设值，则确定所述DC/DC变换电路的输出功率指令值为最大功率点的功率值；
若所述网侧变流器的有功电流给定值大于等于第二预设值，则判定所述DC/DC变换电路进入限制MPPT状态，并确定所述DC/DC变换电路的输出功率指令值为所述DC/DC变换电路进入限制MPPT状态之前的功率值；
若所述网侧变流器的有功电流给定值大于等于第三预设值，则确定所述DC/DC变换电路的输出功率指令值为按照预设步长逐次减小的功率值。
可选地，在上述的风光混合发电***中，所述第一预设值为
Figure BDA0002255703010000021
所述第二预设值为
Figure BDA0002255703010000022
所述第三预设值为
Figure BDA0002255703010000023
其中，K1为所述网侧变流器的额定电流利用系数的第一滞环值，K2为所述网侧变流器的额定电流利用系数的第二滞环值，K3为所述网侧变流器的额定电流利用系数的第三滞环值，Irate表示所述网侧变流器在稳态运行时的最大电流，Iq_ref表示所述网侧变流器的无功电流给定值。
可选地，在上述的风光混合发电***中，所述根据所述DC/DC变换电路的输出功率指令值，生成相应的PWM信号，输出至所述DC/DC变换电路的控制端时，具体用于：
根据所述DC/DC变换电路的输出功率指令值，确定所述DC/DC变换电路的工作电流指令值；
计算得到所述DC/DC变换电路的工作电流指令值减去工作电流反馈值的差值；
对所述差值进行PI调节，生成所述PWM信号。
可选地，在上述的风光混合发电***中，所述光伏阵列的容量为所述双馈发电机的额定转差功率。
可选地，在上述的风光混合发电***中，所述双馈变流器包括：机侧变流器、网侧变流器、直流母线单元、第一开关单元、第二开关单元、所述控制器以及所述DC/DC变换电路；其中，
所述第一开关单元连接于所述双馈发电机的定子与电网之间；
所述机侧变流器的交流侧与所述双馈发电机的转子相连；
所述机侧变流器的直流侧、所述网侧变流器的直流侧、所述DC/DC变换电路的输出侧及所述直流母线单元的两端，均与直流母线相连；
所述网侧变流器的交流侧通过所述第二开关单元与电网相连；
所述控制器分别与所述机侧变流器、所述网侧变流器、所述直流母线单元、所述第一开关单元、所述第二开关单元以及所述DC/DC变换电路的控制端相连，所述控制器还用于控制所述机侧变流器与所述网侧变流器工作于相应的状态。
可选地，在上述的风光混合发电***中，所述控制器用于控制所述机侧变流器与所述网侧变流器工作于相应的状态时，具体用于：
当所述双馈发电机工作于亚同步运行状态时，控制所述机侧变流器接收所述直流母线上的一部分电能并进行转换后输出至所述双馈发电机的转子，同时控制所述网侧变流器接收所述直流母线上的另一部分电能进行转换并网；
当所述双馈发电机工作于同步运行状态时，控制所述网侧变流器接收所述直流母线上的全部电能进行转换并网；
当所述双馈发电机工作于超同步运行状态时，控制所述机侧变流器接收所述双馈发电机的转子电能并进行转换后输出至所述直流母线，同时控制所述网侧变流器接收所述直流母线上的全部电能进行转换并网。
可选地，在上述的风光混合发电***中，所述双馈变流器还包括：设置于所述光伏阵列的电能输出回路上的第三开关单元；所述第三开关单元的控制端与所述控制器相连。
可选地，在上述的风光混合发电***中，所述DC/DC变换电路为：DC/DC升压电路，或者，DC/DC升降压电路。
可选地，在上述的风光混合发电***中，所述直流母线单元，包括：直流母线电容和撬棒电路；
其中，所述直流母线电容与所述撬棒电路并联。
可选地，在上述的风光混合发电***中，所述撬棒电路，包括：电阻和开关管；
其中，所述电阻的一端与所述直流母线的正极相连，另一端与所述开关管的漏极相连，所述开关管的源极与所述直流母线的负极相连。
基于上述本发明实施例提供的风光混合发电***，包括：双馈发电机、光伏阵列以及双馈变流器；双馈发电机通过双馈变流器连接电网；双馈变流器中设置有输出侧连接于直流母线的DC/DC变换电路，DC/DC变换电路的输入侧用于连接光伏阵列；双馈变流器中的控制器用于控制DC/DC变换电路输出电能至直流母线，能够在双馈发电机的实际运行过程中，充分利用双馈变流器中网侧变流器的功率余量，将光伏阵列输出的能量接入网侧变流器，提高网侧变流器的功率容量的利用率，实现同时传输风力发电和光伏发电，降低风光混合发电***的硬件成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种风光混合发电***的结构示意图；
图2为本发明实施例公开的一种风光混合发电***中双馈变流器的控制原理框图；
图3为本发明实施例公开的一种风光混合发电***中双馈变流器的控制方案的流程图；
图4为本发明实施例公开的另一种风光混合发电***中的双馈变流器的控制方案的流程图；
图5为本发明实施例公开的一种双馈变流器的结构示意图；
图6为本发明实施例公开的一种双馈变流器的电路结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供一种风光混合发电***，以提高风光混合发电***中双馈变流器的网侧变流器功率容量的利用率。
请参见图1，该风光混合发电***包括：双馈发电机601、光伏阵列602、以及双馈变流器603。
双馈发电机601和光伏阵列602分别通过双馈变流器603连接电网。
双馈变流器603中设置有输出侧连接于直流母线的DC/DC变换电路107，DC/DC变换电路107的输入侧用于连接光伏阵列602。
双馈变流器603中的控制器106用于控制DC/DC变换电路107输出电能至直流母线。
具体的，风光混合发电***中光伏阵列602的容量为双馈发电机601的额定转差功率。
在双馈变流器的控制过程中，控制器106对于网侧变流器的控制方式与现有技术相同，参见图2中所示的上半部分：通过对直流母线的电压给定值Udc_ref减去电压反馈值Udc_fed的差值进行PI调节，得到网侧变流器的有功电流给定值Id_ref；以该有功电流给定值Id_ref减去有功电流反馈值Id_fed的差值进行PI调节，得到有功调节量；然后以电压有功分量Ud减去该有功调节量的差值输入SVPWM模块的一个输入端。并且，以网侧变流器的无功电流给定值Iq_ref减去无功电流反馈值Iq_fed的差值进行PI调节，得到无功调节量；然后以电压无功分量Uq减去该无功调节量的差值输入SVPWM模块的另一个输入端。该双馈发电机处于正常运行状态时，网侧变流器的无功电流给定值Iq_ref一般为0。
在上述控制方案的基础之上，本实施例中的控制器新增一路PWM输出控制信号、为该双馈变流器的DC/DC变换电路提供控制，也即控制器106还用于控制DC/DC变换电路输出电能至直流母线，这一部分的具体过程可以参见图3，主要包括以下步骤：
S101、根据双馈变流器中网侧变流器的有功电流给定值，确定双馈变流器中DC/DC变换电路的输出功率指令值。
其中，网侧变流器的有功电流给定值为Id_ref；DC/DC变换电路的输出功率指令值为：DC/DC变换电路的输出侧向直流母线输出功率。
具体的，步骤S101的具体执行过程，包括：
(1)若网侧变流器的有功电流给定值Id_ref小于等于第一预设值
Figure BDA0002255703010000061
则确定DC/DC变换电路的输出功率指令值为最大功率点的功率值。
其中，K1为网侧变流器的额定电流利用系数的第一滞环值，Irate表示网侧变流器在稳态运行时的最大电流，Iq_ref表示网侧变流器的无功电流给定值。
在实际应用中，K1的取值可根据具体应用环境及***容量确定，只需使控制器具有足够的调节时间即可。第一预设值
Figure BDA0002255703010000062
的大小取值与K1的取值大小、正负有关。
若网侧变流器的有功电流给定值Id_ref取值为负，则说明双馈发电机处于亚同步运行状态，此时，控制器对光伏阵列输出的电能进行MPPT(Maximum PowerPoint Tracking，最大功率点跟踪)运算后，控制DC/DC变换电路将光伏阵列的电能直接以最大功率Pmppt进行输出。
若网侧变流器的有功电流给定值Id_ref取值为0，则说明双馈发电机处于同步运行状态，若风光混合发电***中光伏阵列的容量设计小于等于双馈发电机的额定转差功率，则光伏阵列也可以直接以最大功率Pmppt进行输出。
若网侧变流器的有功电流给定值Id_ref取值为正，则说明双馈发电机处于超同步运行状态，此时，双馈变流器中的机侧变流器可以向电网输送有功功率，若***中光伏阵列的容量设计为小于双馈发电机的转差功率，则光伏阵列还可以直接以最大功率Pmppt进行输出。
(2)若网侧变流器的有功电流给定值Id ref大于等于第二预设值
Figure BDA0002255703010000063
则判定DC/DC变换电路进入限制MPPT状态，并确定DC/DC变换电路的输出功率指令值为DC/DC变换电路进入限制MPPT状态之前的功率值。
其中，K2为网侧变流器的额定电流利用系数的第二滞环值，Irate表示网侧变流器在稳态运行时的最大电流，Iq_ref表示网侧变流器的无功电流给定值。在实际应用中，K2的取值可根据具体应用环境及***容量确定，只需使控制器具有足够的调节时间即可。
需要说明的是，当网侧变流器的有功电流给定值Id ref大于等于第二预设值
Figure BDA0002255703010000071
时，双馈发电机处于超同步运行状态，此时，机侧变流器输出的功率比较大，需要限制光伏阵列输出的功率。因此，只需保证机侧变流器输出的功率和光伏阵列输出的功率之和不超过网侧变流器的额定容量即可。
(3)若网侧变流器的有功电流给定值大于等于第三预设值
Figure BDA0002255703010000072
则确定DC/DC变换电路的输出功率指令值为按照预设步长逐次减小的功率值。
其中，K3为网侧变流器的额定电流利用系数的第三滞环值，Irate表示网侧变流器在稳态运行时的最大电流，Iq_ref表示网侧变流器的无功电流给定值。在实际应用中，K3的取值可根据具体应用环境及***容量确定，只需使控制器具有足够的调节时间即可。
需要说明的是，当网侧变流器的有功电流给定值大于等于第三预设值
Figure BDA0002255703010000073
时，双馈发电机处于超同步运行状态，此时机侧变流器输出的功率很大，需要再进一步减小光伏阵列的输出功率，即将光伏阵列的输出功率按照预设步长，逐次减小，即每次判断得到
Figure BDA0002255703010000074
之后，均减小一次光伏阵列的输出功率，以保证机侧变流器的输出功率和光伏阵列的输出功率之和不大于网侧变流器的额定容量。
还需要说明的是，K1、K2、K3各值的取值关系为K1<K2<K3，只要保证有足够的调节时间即可，各值可以依据***容量进行优化设计，此处不做具体限定。
根据上述内容可以得到，该DC/DC变换电路的输出功率指令值，是根据光伏阵列的最大功率Pmppt，进行受Id_ref限制的MPPT得到的，然后再执行步骤S102。
S102、根据DC/DC变换电路的输出功率指令值，生成相应的PWM信号，输出至DC/DC变换电路的控制端。
其中，当DC/DC变换电路接收到相应的PWM信号后，会根据该信号控制DC/DC变换电路中相应的器件进行工作，以达到在双馈发电机的实际运行过程中，充分利用双馈变流器中网侧变流器的功率余量，将光伏阵列输出的功率接入网侧变流器，提高网侧变流器的功率容量的利用率，实现同时传输风力发电和光伏发电、降低风光混合发电***硬件成本的目的。
在本实施例提供的风光混合发电***中，将上述控制方案应用于双馈变流器的控制器，在现有技术的控制方案的基础之上，增加一路PWM输出控制信号，用于控制DC/DC变换电路输出电能至直流母线，进而达到控制光伏阵列输出功率的目的；因为双馈变流器为含有DC/DC变换电路的变流器，所以该风光混合发电***，能够在双馈发电机的实际运行过程中，充分利用双馈变流器中网侧变流器的功率余量，将光伏阵列输出的能量接入网侧变流器，提高网侧变流器的功率容量的利用率，实现同时传输风力发电和光伏发电，降低了风光混合发电***的硬件成本。而该风光混合发电***中的控制方案，将光伏阵列的输出功率受控于受Idc_fed限制的MPPT，可确保风光混合发电***的稳定运行。最后，将风光混合发电***中光伏阵列的容量设置为双馈发电机的转差功率，可以增加***的经济效益比。
可选地，参见图4，步骤S102的具体执行过程，包括以下步骤：
S201、根据DC/DC变换电路的输出功率指令值，确定DC/DC变换电路的工作电流指令值。
其中，DC/DC变换电路的工作电流指令值为图2中的Idc_pv。参见图2的下半部分，根据光伏阵列的最大功率Pmppt，进行受Id_ref限制的MPPT得到该DC/DC变换电路的输出功率指令值之后，根据相应的电压要求，可以计算得到该DC/DC变换电路的工作电流指令值Idc_pv。
S202、计算得到DC/DC变换电路的工作电流指令值减去工作电流反馈值的差值。
需要说明的是，将DC/DC变换电路的工作电流指令值Idc_pv与工作电流反馈值Idc_fed通入比较节点，通过该比较节点，计算得到Idc_pv-Id_ref的差值；然后执行步骤S203。
S203、对差值进行PI调节，生成PWM信号。
如图2底部一行所示，将差值Idc_pv-Id_ref进行PI调节后，通过PWM生成模块生成PWM输出控制信号。将该PWM输出控制信号输出至DC/DC变换电路的控制端，可控制DC/DC变换电路输出电能至直流母线。
可选地，请参见图5，该风光混合发电***中的双馈变流器，具体包括：机侧变流器101、网侧变流器102、直流母线单元103、第一开关单元104、第二开关单元105、控制器106以及DC/DC变换电路107；其中，
第一开关单元104连接于双馈发电机的定子与电网之间。
具体的，第一开关单元104用于控制双馈发电机的定子与电网之间回路的通断。
机侧变流器101的交流侧与双馈发电机的转子相连。
具体的，机侧变流器101的交流侧可通过相应的滤波电感与双馈发电机的转子相连，进而与双馈发电机的转子实现电能传输。
需要说明的是，机侧变流器101为三相变流器时，其具体结构可以参见图5或图6。该机侧变流器101含有三相桥臂支路，各个桥臂分别由两个串联的开关管构成。每一桥臂的中点，也即两个开关管串联的连接点，分别通过相应的滤波电感与双馈发电机的转子相连接。其中，开关管为带反并联二极管的开关管，两个开关管之间串联的具体方式为一个开关管的源极与另一开关管的漏极相连。
机侧变流器101的直流侧、网侧变流器102的直流侧、DC/DC变换电路107的输出侧及直流母线单元103的两端，均与直流母线相连。
在实际应用中，直流母线单元103一般设置于DC/DC变换电路107和网侧变流器102之前，也即双馈变流器中的机侧变流器101先与直流母线单元103相连，再连接DC/DC变换电路107和网侧变流器102，如图5和图6中示出的连接方式。
具体的，该直流母线单元103包括：直流母线电容和撬棒电路。其中，直流母线电容与撬棒电路并联于直流母线的正负极之间。
撬棒电路用于在电网跌落时实现双馈发电机的安全脱网。该撬棒电路包括：电阻和开关管；其中，电阻的一端与直流母线的正极相连，另一端与开关管的漏极相连，开关管的源极与直流母线的负极相连。撬棒电路中的开关管为带反并联二极管的开关管。
需要说明的是，网侧变流器102设置情况与机侧变流器101类似，也均为三相变流器，其具体结构也可参见图5或者图6。同样，该网侧变流器102也含有三相桥臂，各个桥臂也分别由两个串联的开关管构成。每一桥臂的中点，也即两个开关管串联的连接点，分别通过相应的滤波支路连接电网。其中，开关管为带反并联二极管的开关管，两个开关管之间串联的具体方式为一个开关管的源极与另一开关管的漏极相连，该滤波支路的结构可以参见图5和图6。
网侧变流器102的交流侧通过第二开关单元105与电网相连。
具体的，第二开关单元105用于控制网侧变流器102与电网之间回路的通断。
DC/DC变换电路107的输入侧与光伏阵列相连。
具体的，光伏阵列为风光混合发电***中的光伏阵列；与光伏阵列相连接后的DC/DC变换电路107，可以接收光伏阵列输出的直流电能。
控制器106分别与机侧变流器101、网侧变流器102、直流母线单元103、第一开关单元104、第二开关单元105以及DC/DC变换电路107的控制端相连，用于控制DC/DC变换电路107输出电能至直流母线。
在实际应用中，控制器106控制DC/DC变换电路107通过其输入侧接收光伏阵列输出的直流电能，并通过DC/DC变换电路107将该直流电能进行相应的电压变换操作，进而将该直流电能转换为合适的形式汇入直流母线；然后这些电能可以全部通过网侧变流器102并入电网，或者，也可以以其一部分通过网侧变流器102并入电网，并以其另外一部分在双馈发电机处于亚同步转速时，为机侧变流器101提供所需的有功功率。
本实施例提供的双馈变流器，通过上述原理，能够在双馈发电机的实际运行过程中，充分利用双馈变流器中网侧变流器102的功率余量，将光伏阵列输出的能量接入网侧变流器102，提高网侧变流器102的功率容量的利用率，实现同时传输风力发电和光伏发电，降低风光混合发电***的硬件成本。再者，该双馈变流器通过集成DC/DC变换电路107于自身的机柜内，不仅能够实现上述功能，而且不会增大机柜体积。
在实际应用中，DC/DC变换电路107可以是DC/DC升压电路，也可以是DC/DC升降压电路。
若该DC/DC变换电路107为DC/DC升压电路，则该电路的具体组成和连接关系可参见图6。
具体的，该DC/DC升压电路包括：第一二极管Z、电感L及开关管S。其中，该开关管S为带反并联二极管的开关管。
更进一步的，该电感L的一端分别与开关管S的漏极进和第一二极管Z的阳极相连，电感L的另一端和开关管S的漏极作为DC/DC变换电路107的输入侧，也即，电感L的另一端和开关管S的源极与光伏阵列相连接；开关管S的源极和第一二极管Z的阴极作为DC/DC变换电路107的输出侧，也即开关管S的源极和第一二极管Z的阴极与直流母线相连。
需要说明的是，图6仅示出了一种DC/DC升压电路的电路结构，但在实际应用中，DC/DC升压电路的具体结构还可以为现有技术中的其他形式，就不再一一赘述，均属于本申请的保护范围。若该DC/DC变换电路107为DC/DC升降压电路，则该DC/DC升降压电路的具体结构可参见现有技术，此处不再赘述。
在本实施例中，DC/DC变换电路107具体为DC/DC升压电路，该电路结构简单，因此，在提高网侧变流器102的功率容量的利用率、实现同时传输风力发电和光伏发电的基础之上，采用DC/DC升压电路可进一步降低双馈变流器所需的硬件成本，也即进一步降低风光混合发电***的硬件成本。
在图5的基础之上，在本申请提供的另一实施例中，该控制器106还用于：
(1)当双馈发电机工作于亚同步运行状态时，控制机侧变流器101接收直流母线上的一部分电能并进行转换后输出至双馈发电机的转子，同时控制网侧变流器102接收直流母线上的另一部分电能进行转换并网。
具体的，当双馈发电机工作于亚同步状态时，也即双馈发电机的转子转速小于同步转速时，DC/DC变换电路107通过接收光伏阵列输出的电能，并将该电能中的一部分电能为机侧变流器101提供有功能量消耗，另一部分电能通过网侧变流器102并网。
(2)当双馈发电机工作于同步运行状态时，控制网侧变流器102接收直流母线上的全部电能进行转换并网。
具体的，当双馈发电机工作在同步运行状态时，也即双馈发电机的转子转速等于同步转速时，机侧变流器101无需有功能量消耗，DC/DC变换电路107将所接收的光伏阵列输出的电能，全部通过网侧变流器102并网。
(3)当双馈发电机工作于超同步运行状态时，控制机侧变流器101接收双馈发电机的转子电能并进行转换后输出至直流母线，同时控制网侧变流器102接收直流母线上的全部电能进行转换并网。
具体的，若双馈发电机工作于超同步运行状态，也即双馈发电机的转子转速大于同步转速，双馈发电机通过机侧变流器101输出的电能，以及，光伏阵列通过DC/DC变换电路107输出的电能，共同通过网侧变流器102实现并网。其中，光伏阵列通过DC/DC变换电路107输出的电能的功率大小为：网侧变流器102传输机侧变流器101功率后剩余的容量。
出于经济性考虑，实际应用中，可以设置光伏阵列的容量为双馈发电机的额定转差功率。
在本实施例中，可以根据双馈发电机工作状态，充分利用双馈变流器中网侧变流器102的功率余量，将光伏阵列输出的能量接入双馈变流器中网侧变流器102的直流侧，降低了发电设备的硬件成本投入。
可选地，同样参见图5或者图6，在本申请另一实施例中，光伏阵列的电能输出回路上还设有第三开关单元108。
其中，该第三开关单元108的控制端与控制器106相连。第三开关单元108中各个开关的通断受控于控制器106。
在实际应用中，第三开关单元108可以连接于光伏阵列与DC/DC变换电路107的输入侧之间，也可以连接于DC/DC变换电路107的输出侧与网侧变流器102的直流侧之间，具体的设置情况可视其应用环境而定，均属本申请的保护范围。
当双馈发电机工作于超同步运行状态，且双馈发电机通过机侧变流器101输出的电能等于网侧变流器102的额定容量时，或者，光伏阵列无电能输出时，又或者，双馈变流器处于关机状态时，控制器106控制第三开关单元108中各个开关处于关断状态，确保光伏阵列与直流母线之间回路的可靠断开。
在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于***或***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的***及***实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (12)

1.一种风光混合发电***，其特征在于，包括：双馈发电机、光伏阵列以及双馈变流器；
所述双馈发电机通过所述双馈变流器连接电网；
所述双馈变流器中设置有输出侧连接于直流母线的DC/DC变换电路，所述DC/DC变换电路的输入侧用于连接所述光伏阵列；
所述双馈变流器中的控制器用于输出PWM控制信号，以控制所述DC/DC变换电路输出电能至所述直流母线，充分利用所述双馈变流器中网侧变流器的功率余量，将所述光伏阵列输出的部分或全部能量接入所述网侧变流器，提高所述网侧变流器的功率容量的利用率；其中，将所述光伏阵列输出的全部能量接入所述网侧变流器时，所述DC/DC变换电路输出电能的功率大小为：所述网侧变流器传输所述双馈变流器中机侧变流器功率后剩余的余量。
2.根据权利要求1所述的风光混合发电***，其特征在于，所述控制器用于输出PWM控制信号，以控制所述DC/DC变换电路输出电能至所述直流母线时，具体用于：
根据所述双馈变流器中网侧变流器的有功电流给定值，确定所述双馈变流器中DC/DC变换电路的输出功率指令值；
根据所述DC/DC变换电路的输出功率指令值，生成相应的PWM信号，输出至所述DC/DC变换电路的控制端。
3.根据权利要求2所述的风光混合发电***，其特征在于，所述控制器用于根据所述双馈变流器中网侧变流器的有功电流给定值，确定所述双馈变流器中DC/DC变换电路的输出功率指令值时，具体用于：
若所述网侧变流器的有功电流给定值小于等于第一预设值，则确定所述DC/DC变换电路的输出功率指令值为最大功率点的功率值；
若所述网侧变流器的有功电流给定值大于等于第二预设值，则判定所述DC/DC变换电路进入限制MPPT状态，并确定所述DC/DC变换电路的输出功率指令值为所述DC/DC变换电路进入限制MPPT状态之前的功率值；
若所述网侧变流器的有功电流给定值大于等于第三预设值，则确定所述DC/DC变换电路的输出功率指令值为按照预设步长逐次减小的功率值。
4.根据权利要求3所述的风光混合发电***，其特征在于，所述第一预设值为
Figure FDA0003231347650000021
所述第二预设值为
Figure FDA0003231347650000022
所述第三预设值为
Figure FDA0003231347650000023
其中，K1为所述网侧变流器的额定电流利用系数的第一滞环值，K2为所述网侧变流器的额定电流利用系数的第二滞环值，K3为所述网侧变流器的额定电流利用系数的第三滞环值，Irate表示所述网侧变流器在稳态运行时的最大电流，Iq_ref表示所述网侧变流器的无功电流给定值。
5.根据权利要求3所述的风光混合发电***，其特征在于，所述根据所述DC/DC变换电路的输出功率指令值，生成相应的PWM信号，输出至所述DC/DC变换电路的控制端时，具体用于：
根据所述DC/DC变换电路的输出功率指令值，确定所述DC/DC变换电路的工作电流指令值；
计算得到所述DC/DC变换电路的工作电流指令值减去工作电流反馈值的差值；
对所述差值进行PI调节，生成所述PWM信号。
6.根据权利要求1-5任一所述的风光混合发电***，其特征在于，所述光伏阵列的容量为所述双馈发电机的额定转差功率。
7.根据权利要求1-5任一所述的风光混合发电***，其特征在于，所述双馈变流器包括：机侧变流器、网侧变流器、直流母线单元、第一开关单元、第二开关单元、所述控制器以及所述DC/DC变换电路；其中，
所述第一开关单元连接于所述双馈发电机的定子与电网之间；
所述机侧变流器的交流侧与所述双馈发电机的转子相连；
所述机侧变流器的直流侧、所述网侧变流器的直流侧、所述DC/DC变换电路的输出侧及所述直流母线单元的两端，均与直流母线相连；
所述网侧变流器的交流侧通过所述第二开关单元与电网相连；
所述控制器分别与所述机侧变流器、所述网侧变流器、所述直流母线单元、所述第一开关单元、所述第二开关单元以及所述DC/DC变换电路的控制端相连，所述控制器还用于控制所述机侧变流器与所述网侧变流器工作于相应的状态。
8.根据权利要求7所述的风光混合发电***，其特征在于，所述控制器用于控制所述机侧变流器与所述网侧变流器工作于相应的状态时，具体用于：
当所述双馈发电机工作于亚同步运行状态时，控制所述机侧变流器接收所述直流母线上的一部分电能并进行转换后输出至所述双馈发电机的转子，同时控制所述网侧变流器接收所述直流母线上的另一部分电能进行转换并网；
当所述双馈发电机工作于同步运行状态时，控制所述网侧变流器接收所述直流母线上的全部电能进行转换并网；
当所述双馈发电机工作于超同步运行状态时，控制所述机侧变流器接收所述双馈发电机的转子电能并进行转换后输出至所述直流母线，同时控制所述网侧变流器接收所述直流母线上的全部电能进行转换并网。
9.根据权利要求7所述的风光混合发电***，其特征在于，所述双馈变流器还包括：设置于所述光伏阵列的电能输出回路上的第三开关单元；所述第三开关单元的控制端与所述控制器相连。
10.根据权利要求7所述的风光混合发电***，其特征在于，所述DC/DC变换电路为：DC/DC升压电路，或者，DC/DC升降压电路。
11.根据权利要求7所述的风光混合发电***，其特征在于，所述直流母线单元，包括：直流母线电容和撬棒电路；
其中，所述直流母线电容与所述撬棒电路并联。
12.根据权利要求11所述的风光混合发电***，其特征在于，所述撬棒电路，包括：电阻和开关管；
其中，所述电阻的一端与所述直流母线的正极相连，另一端与所述开关管的漏极相连，所述开关管的源极与所述直流母线的负极相连。
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