[發明專利]一種風電變流器橋臂復用重構控制方法及系統

在審

• 申請號: 201710901277.5
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107579653A
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 蔡旭;陳根
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02J3/38
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及風電變流器控制技術領域，具體地，涉及一種風電變流器橋臂復用重構控制方法及系統。

背景技術

目前，可再生能源發展迅速，尤其是風電和光伏。隨著風電技術的日益成熟，風電在世界范圍內大規模發展。隨著陸上風電資源的不斷開發，風電開始從陸上向海上發展，海上風電機組大容量化是發展趨勢。高可靠性是對海上風電變流器最基本的要求。

為了提升變流器的運行可靠性，可以通過冗余橋臂、虛擬橋臂實現變換器故障后重構運行。變換器發生故障后，先隔離切除故障橋臂，再投入冗余橋臂替代故障橋臂，從而實現變換器故障后的重構。虛擬橋臂利用雙向開關將故障相橋臂與直流母線中點相連，利用直流母線虛擬相橋臂實現系統重構，變流器運行在三相四開關模式，從而實現故障后重構控制。冗余橋臂增加了系統成本，虛擬橋臂會造成直流母線電壓的波動。申請號為CN201610595829.X的發明專利提出一種基于虛擬橋臂的重構控制技術，并通過各相橋臂電流獨立控制的方法實現并聯變流器的重構控制，但該方法具有一定的重構約束限制，當并聯變換器的同相橋臂均發生故障時，變流器就無法實現重構。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種風電變流器橋臂復用重構控制方法及系統。

根據本發明提供的一種風電變流器橋臂復用重構控制方法，包括：

步驟1：故障發生后，故障相上的雙向開關管導通，變換器進入橋臂復用重構模式；

步驟2：網側變換器采用電壓定向控制，機側變換器采用磁場定向控制，得到機側、網側的三相電壓給定；

步驟3：采用零序電壓注入PWM調制方法，將機側、網側的三相電壓給定轉換為各個正常相橋臂的調制電壓，實現橋臂復用重構控制。

優選的，在所述橋臂復用重構模式下，直流母線電壓給定變為原來的兩倍，變流器半功率運行。

優選的，步驟3包括：

變換器的零序電壓為：

其中，j＝g,s；g為網側變換器，s為機側變換器，a、b、c為三相；

注入零序電壓后變換器的電壓為：

v_jk＝u_jk+v_zj

其中，u為電壓給定，k＝a,b,c；

調制電壓為：

根據本發明提供的一種風電變流器橋臂復用重構控制系統，包括：

雙向開關管，連接網側變換器與機側變換器之間的同相橋臂，在故障發生后，故障相上的雙向開關管導通，變換器進入橋臂復用重構模式；

控制模塊，網側變換器采用電壓定向控制，機側變換器采用磁場定向控制，得到機側、網側的三相電壓給定；采用零序電壓注入PWM調制方法，將機側、網側的三相電壓給定轉換為各個正常相橋臂的調制電壓，實現橋臂復用重構控制。

優選的，在所述橋臂復用重構模式下，直流母線電壓給定變為原來的兩倍，變流器半功率運行。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

1、通過增加雙向開關實現橋臂復用，優化變流器本身的控制技術實現橋臂故障的重構控制；

2、能夠實現任意橋臂故障的重構運行，故障容錯范圍寬；

3、響應速度快。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為本發明風電變流器橋臂復用重構控制系統的結構示意圖；

圖2為本發明零序注入PWM調制的原理圖；

圖3為本發明風電變流器橋臂復用重構控制的原理圖；

圖4為機側變流器的C相橋臂電流波形圖；

圖5為網側變流器的C相橋臂電流波形圖；

圖6為機側C相的電流波形圖；

圖7為網側C相的電流波形圖；

圖8為共用橋臂的電流波形圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。

本發明針對風電變流器提出一種基于橋臂復用的故障重構控制方法，通過雙向開關使得故障相共用背靠背變換器的同相橋臂，實現風電變流器的重構運行，該方法僅需對變流器的控制策略進行修改，并且動態響應快，故障容錯范圍寬。