[發明專利]一種電壓跌落發生裝置、逆變器的控制方法及裝置有效

申請號：	201210444243.5	申請日：	2012-11-08
公開（公告）號：	CN102904458A	公開（公告）日：	2013-01-30
發明（設計）人：	張杰;李江紅;王堅;應婷;譚娟	申請（專利權）人：	南車株洲電力機車研究所有限公司
主分類號：	H02M5/458	分類號：	H02M5/458;H02M7/49
代理公司：	北京集佳知識產權代理有限公司 11227	代理人：	王寶筠
地址：	412001 湖***	國省代碼：	湖南;43
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種電壓跌落發生裝置逆變器控制方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及移動電網領域，特別是涉及一種電壓跌落發生裝置、逆變器的控制方法及裝置。

背景技術

風力發電作為一種綠色可再生能源而備受關注。隨著風電機組安裝容量占電網比重不斷增加，風力發電系統通過并網逆變器并接電網，當電網發生故障導致電壓跌落一定程度時，將造成并網逆變器與電網解列；隨風力發電穿透功率不斷增大，若大量風力發電系統在電網故障時與電網解列，將對電網的電壓和頻率造成嚴重影響，甚至可能加劇故障程度，最終導致系統機組全部解列。因此風機在電網故障情況下的運行能力顯得極為重要。我國新的電網運行準則明確要求并網型風電機組在電壓跌落下一定時間內不能脫網，必須具備一定的低電壓穿越能力(Low?Voltage?Ride?Through，LVRT)。

研究風力發電系統在電網故障下的LVRT，首先需有適合風力發電研究的電網電壓跌落發生裝置。電壓跌落是最為常見的電網故障類型，只有準確模擬電壓跌落的各種類型，即，只有能精確地控制電壓跌落深度、持續時間、相位和跌落的類型，產生所需要的任意波形電壓以適應不同故障條件下風電系統測試的需求，研究風力發電系統低電壓穿越控制策略才有實際意義。

而電網故障或擾動引起風電場并網點的電壓跌落具有不可控性，而為了開發和測試風電機組的低電壓穿越能力，必須有專門的設備來模擬各種類型的電壓跌落，這種設備稱為電壓跌落發生器(Voltage?Sag?Generater，VSG)。

現有技術中采用基于兩電平電壓源換流器的VSG。換流器采用兩電平電壓源，電網電壓經過交-直-交變換對被測試設備供電，整流器控制輸入功率因數、保持直流側電壓穩定，通過對逆變器的控制，可以產生所需要的各種類型的電壓跌落波形。可行性強的電壓跌落發生器方案要滿足三個方面的要求：高壓大功率等級、實現簡單和成本低。

在現有技術的VSG中，當需要支持高壓大功率輸出時，必須擴展等級，需要采用大量開關器件直接串聯，這種直接串聯的連接方式對各個器件開通和關斷的一致性要求很高，同時，也導致開關器件承受的應力較大。因此，這也就對開關器件的生產工藝要求苛刻，目前適用的這種開關器件，其購買價格十分昂貴，售價高達數十萬美元，造成VSG的生產成本很高。

發明內容

為了解決上述問題，本發明目的在于提供一種電壓跌落發生裝置、逆變器的控制方法及裝置，能夠精確控制電壓跌落深度，持續時間、相位和跌落的類型，并且十分容易的可以擴展到高電壓及大功率等級，滿足高電壓大功率的需求，對開關器件的要求不高，容易購買，價格便宜，并且輸出的波形品質較優，還減少交流側的濾波器。

本發明提供了一種電壓跌落發生裝置，包括：

模塊化多電平整流器和模塊化多電平逆變器；

所述模塊化多電平整流器和所述模塊化多電平逆變器以背靠背輸電連接方式進行連接，所述模塊化多電平逆變器與所述模塊化多電平整流器的構造相同；其中，

所述模塊化多電平整流器包括：第一橋臂與第二橋臂串聯形成的第一相單元、第三橋臂與第四橋臂串聯形成的第二相單元、第五橋臂與第六橋臂串聯形成的第三相單元，三個相單元并聯；

六個橋臂，均由N個子模塊SM與一個閥電抗器串聯構成，N為大于或等于1的自然數；

所述SM包括兩個IGBT開關器和一個直流儲能電容，所述兩個IGBT開關器串聯后與一個直流儲能電容并聯。

一種逆變器的控制方法，對所述的裝置中的模塊化多電平逆變器進行控制，包括：

檢測模塊化多電平逆變器側交流母線的三相實際電流、三相實際電壓和三相參考電壓；

將所述三相實際電流、三相實際電壓和三相參考電壓分別進行坐標轉換，得到實際電流的d軸分量和q軸分量、實際電壓的d軸分量和q軸分量以及參考電壓的d軸分量和q軸分量；

分別計算d軸和q軸分量的參考電壓與實際電壓之間的差值，并對所述差值分別進行電壓調節，得到d軸電壓調節值和q軸電壓調節值；