[發(fā)明專利]一種低電流總諧波畸變率的機(jī)側(cè)變流器容錯(cuò)控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010358625.0
• 申請(qǐng)日: 2020-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN111509959A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱穎寧;秦偉;孫超;馮延暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M1/32
• 分類號(hào): H02M1/32;H02M1/12;H02M7/12
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 封睿

本發(fā)明公開了一種低電流總諧波畸變率的機(jī)側(cè)變流器容錯(cuò)控制方法，選擇扇區(qū)劃分方式進(jìn)行扇區(qū)劃分；根據(jù)故障開關(guān)管的位置，確定故障開關(guān)管對(duì)各扇區(qū)的影響及故障前后基本電壓矢量的變化；確定各扇區(qū)的基本電壓矢量，及故障前基本電壓矢量的作用時(shí)間；根據(jù)受故障開關(guān)管影響的扇區(qū)、故障基本電壓矢量的變化及故障前基本電壓矢量的作用順序及作用時(shí)間，利用故障有效矢量調(diào)整受故障開關(guān)管影響扇區(qū)的基本電壓矢量作用順序及作用時(shí)間；根據(jù)基本電壓矢量的作用時(shí)間和扇區(qū)受故障開關(guān)管影響的情況，確定三相開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間；將開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間與三角載波進(jìn)行調(diào)制，確定開關(guān)管PWM脈沖，完成低畸變率容錯(cuò)控制。本發(fā)明減小甚至消除相電流中周期性出現(xiàn)的尖刺現(xiàn)象。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低電流總諧波畸變率的機(jī)側(cè)變流器容錯(cuò)控制方法，屬于功率變換與控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

作為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵與核心，變流器系統(tǒng)的故障或功能喪失會(huì)嚴(yán)重威脅重大裝備整體運(yùn)行性能，甚至帶來(lái)致命性影響，導(dǎo)致災(zāi)難性事故。因此，建立高可靠度、強(qiáng)容錯(cuò)性能的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，避免因變流器故障造成的系統(tǒng)二次故障，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防安全具有戰(zhàn)略性影響。

現(xiàn)有的三相兩電平PWM整流器容錯(cuò)方式分為硬件容錯(cuò)控制和軟件容錯(cuò)控制兩大類，其中軟件容錯(cuò)的方式能夠當(dāng)開關(guān)管發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)改變系統(tǒng)運(yùn)行策略和控制參數(shù)，對(duì)故障進(jìn)行容錯(cuò)處理，不需要改變系統(tǒng)現(xiàn)有硬件布局和添加冗余部件，利用原系統(tǒng)未故障器件最大程度恢復(fù)到故障前的運(yùn)行狀態(tài)。中國(guó)專利CN104852614A提出了三相橋式PWM整流器的容錯(cuò)控制方法，通過(guò)修正開關(guān)模式，對(duì)參考?jí)菏噶繉?shí)現(xiàn)修正，實(shí)現(xiàn)整流器的容錯(cuò)運(yùn)行。上述方法并未針對(duì)故障開關(guān)管對(duì)每個(gè)扇區(qū)的影響進(jìn)行精準(zhǔn)的補(bǔ)償，在不受開關(guān)管故障的扇區(qū)也進(jìn)行了補(bǔ)償，屬于過(guò)補(bǔ)償。論文《基于NCAV和電路等效替換的PWM整流器容錯(cuò)控制系統(tǒng)》和論文《一種基于電路等效替換的整流器容錯(cuò)控制方法》提出了基于等效電路的PWM整流器的容錯(cuò)控制方法，該方法也沒有針對(duì)故障開關(guān)管對(duì)每個(gè)扇區(qū)的影響進(jìn)行精準(zhǔn)的補(bǔ)償，并且在多個(gè)故障矢量共同影響的扇區(qū)，并未進(jìn)行補(bǔ)償，屬于欠補(bǔ)償。論文《一種基于空間矢量控制的整流器容錯(cuò)控制方法》提出了一種基于空間矢量的整流器容錯(cuò)控制方法，該方法沒有建立統(tǒng)一的扇區(qū)劃分函數(shù)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)橋臂開關(guān)管故障進(jìn)行容錯(cuò)控制，雖然可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)開關(guān)管精確補(bǔ)償，但未考慮故障開關(guān)管對(duì)系統(tǒng)的負(fù)面影響，容錯(cuò)控制的效果不是最佳。論文《基于等模補(bǔ)償比和SVPWM八扇區(qū)劃分的直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變流器容錯(cuò)控制》通過(guò)八扇區(qū)劃分方式對(duì)變流器單管故障及同一橋臂的雙管故障進(jìn)行容錯(cuò)控制，然而在實(shí)施容錯(cuò)手段之后，電流波形中仍含有許多“尖刺”，電流總諧波畸變率過(guò)高問(wèn)題仍未得到解決。中國(guó)專利CN109067214A、CN109861562A、CN109120166A、CN109120167A、CN109067215A、CN109921713A分別從補(bǔ)償比例、d軸電流注入、定義緩沖扇區(qū)以及抗積分飽和控制器等方向?qū)φ髌鬟M(jìn)行容錯(cuò)控制，但是在故障的變流器系統(tǒng)實(shí)施容錯(cuò)控制后，相電流中仍包含周期性“尖刺”。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種低電流總諧波畸變率的機(jī)側(cè)變流器容錯(cuò)控制方法，能夠使控制系統(tǒng)在開關(guān)管故障所影響扇區(qū)進(jìn)行精準(zhǔn)補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上，通過(guò)利用畸變的電壓矢量減小甚至消除相電流中周期性出現(xiàn)的“尖刺”現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障變流器的容錯(cuò)控制。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種低電流總諧波畸變率的機(jī)側(cè)變流器容錯(cuò)控制方法，包括如下步驟：

步驟1、選擇扇區(qū)劃分方式進(jìn)行扇區(qū)劃分；

步驟2、根據(jù)故障開關(guān)管的位置，確定故障開關(guān)管對(duì)各扇區(qū)的影響及故障前后基本電壓矢量的變化；

步驟3、確定各扇區(qū)的基本電壓矢量，以及故障前基本電壓矢量的作用時(shí)間；

步驟4、根據(jù)受故障開關(guān)管影響的扇區(qū)、故障基本電壓矢量的變化及故障前基本電壓矢量的作用順序及作用時(shí)間，利用故障有效矢量調(diào)整受故障開關(guān)管影響扇區(qū)的基本電壓矢量作用順序及作用時(shí)間；