[發明專利]基于變流器結構的低電壓穿越測試系統及方法

有效

• 申請號: 201810122874.2
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108375730B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 姜山;范春菊;李國杰;黃寧
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種基于變流器結構的低電壓穿越測試系統及方法，該系統包括：檢測電路、數據采集模塊、虛擬分壓器模塊、變流器控制模塊、PWM控制模塊，本發明能夠準確測試風電設備低電壓穿越能力，實現在不對稱故障下對故障相電壓的線性控制。

技術領域

本發明涉及的是一種風電控制領域的技術，具體是一種基于變流器結構的低電壓穿越測試系統及方法。

背景技術

隨著海上風電的不斷發展，大量海上風電能源通過HVDC系統匯入電網。由于風電能源的高滲透率，當風電并網點發生交流故障時，傳統的切除風電能源的方式導致系統中潮流的重新分布，對電網造成較大的沖擊。因此要求并網點發生交流故障時風電系統具備帶故障運行能力，即低電壓穿越能力。現有的海上風力發電一般經過直流輸電系統匯入電網，因此除了風力發電機需要進行低電壓穿越測試外，直流輸電系統中的電網側變流器同樣需要具備低電壓穿越的能力。為了對低電壓穿越能力進行試驗，需要采用專用的低電壓穿越試驗平臺。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種基于變流器結構的低電壓穿越測試系統及方法，能夠準確測試風電設備低電壓穿越能力，實現在不對稱故障下對故障相電壓的線性控制。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明包括：檢測電路、數據采集模塊、虛擬分壓器模塊、變流器控制模塊、PWM控制模塊，其中：檢測電路接收PWM控制模塊傳輸的變流器驅動信號實現對變流器的控制并生成對應的電壓波形，并將電氣測量元件測得的電氣數據輸出至數據采集模塊，數據采集模塊經過模數轉換和解耦處理后輸出PCC點采集電壓至虛擬分壓器模塊用于生成參考電壓，并將經過正負序解耦的電網序分量數據輸出至變流器控制模塊用于變流器參考信號的控制，虛擬分壓器模塊根據用戶設置的故障類型與故障波形生成對應的參考電壓并輸出至變流器控制模塊用于變流器參考信號的控制，變流器控制模塊接收來自數據采集模塊的電網序分量數據以及來自虛擬分壓器模塊的計算出的正、負序參考電壓，根據相應的正負序控制框架生成測試平臺的檢測電路中變流器的參考電壓信號并輸出至PWM控制模塊用于生成變流器驅動信號，PWM控制模塊根據參考電壓信號生成對應的變流器驅動信號輸出至檢測電路實現對變流器的控制。

所述的檢測電路包括：依次連接的第一并網開關、LC濾波器、背靠背變流器，變壓器，第二并網開關以及用于電氣測量的電流互感器與電壓互感器，第一和第二并網開關用于測試平臺在電網中的投切，LC濾波器用于濾除生成電壓中的高頻諧波，背靠背變流器用于低電壓波形的生成，控制被測設備出口電壓的幅值、相位及頻率，變壓器用于提供背靠背變流器的工作電壓，電壓、電流互感器用于變流器出口各處電壓、電流的采樣。

所述的數據采集模塊包括：數據處理與轉換單元和序分量解耦單元，其中：數據處理與轉換單元將來自檢測電路的PCC點采集電壓及變流器出口電流對應的模擬信號轉化為數字信號后將所得三相坐標系下的信號量變換至αβ坐標系，序分量解耦單元經過正、負序分量解耦算法獲得αβ坐標系下解耦的正序分量與負序分量，并經過變換進一步得到dq坐標系下的正、負序分量。

所述的虛擬分壓器模塊包括：用戶交互單元、參數變換單元、參考電壓生成單元，其中：用戶交互單元根據用戶要求設置低電壓穿越測試的故障類型與故障波形，參數變換單元將用戶設置的參數變換為參考電壓生成單元需要的參數格式、參考電壓生成單元生成PCC點電壓在正、負網中的d軸參考分量和q軸參考分量并輸出至變壓器控制模塊。

所述的變流器控制模塊包括：用于實現對正序分量的控制的正序控制單元、用于實現對負序分量的控制的負序控制單元和參考信號合成單元，其中：正序控制單元經過PI環節生成低電壓穿越波形中正序分量，負序控制單元經過PI環節生成低電壓穿越波形中負序分量，參考信號合成單元將相連接的正序控制單元和負序控制單元生成的參考電壓進行合成，通過變換得到三相坐標系下的合成參考電壓并輸出至PWM控制模塊。

所述的PWM控制模塊中設有具有PWM功能的微處理器。