[發明專利]一種風電變流器母線電壓波動抑制方法

有效

• 申請號: 202011420173.0
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112531782B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 陳再發;勞山
• 申請（專利權）人: 浙江國際海運職業技術學院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24;H02M7/483;G06N3/04;G06N3/08;G06N3/12
• 代理公司: 舟山固浚專利事務所(普通合伙) 33106
• 代理人: 范榮新

本發明涉及一種風電變流器母線電壓波動抑制方法，在載波層疊的正弦脈沖寬度調制策略的基礎上注入零序分量，再通過遺傳算法對神經網絡權值與閾值進行優化，對母線電容電壓低頻波動進行跟蹤補償控制，提高控制系統預判斷能力，利用這種注入零序電壓與注入補償的低頻波動分量相結合的方案，解決了母線電壓波動的問題。

技術領域

本發明涉及一種母線電壓波動抑制方法，具體涉及一種風電變流器母線電壓波動抑制方法。

背景技術

隨著風力發電行業的不斷發展，風電這種可再生能源在全球發電系統中將占據重要組成部分。由于風力資源豐富，海上風電不占用陸地面積且靠近沿海用電量大的城市，能夠得到大量應用。近幾年來，我國無論是在風力發電裝機還是技術上面都取得了很大的進步。風電場并網規模越來越大，風電變流器作為能量傳輸與轉換的關鍵環節，應用于海上風電中仍然有許多問題。

與傳統風力發電系統中的兩電平變流器相比，三電平變流器可以滿足提高電壓等級擴展系統容量的效果。由于電平數量的增加，變流器的性能得到改善，如諧波含量減少，輸出波形的畸變會變小，機側的電壓變化率降低也有利于機側電機系統的絕緣保護設計，電磁兼容性能也會提高。從數量上來說功率開關器件數量增加，可以通過調制策略來均衡功率管的損耗實現提高電壓等級大容量傳輸，系統總體設計仍優于同功率等級的兩電平變流器。三電平變流器在風力發電中具有極大的優勢，在風力發電系統中的應用前景廣闊。但直流側母線波動大會使變流器輸出電壓、電流波形發生畸變，系統長期處于不平衡狀態下也會減少母線電容壽命。

目前，主要從改善硬件電路和控制算法兩方面來抑制母線電容上的電壓波動。硬件電路方法主要是采用外加裝置對中點波動進行補償。Qian P，Li L.與2017年在Electronics Letters上發表的論文Neutral-point voltage balancing in wind powerNPC three-level converter[J].公開采用了一種升壓型DC/DC轉換器構成的可控電流源與一個DC電容器并聯連接，該DC電容器用于補償流入或流出中性點的電流。外加硬件電路的方法會造成系統成本增加，控制復雜，變流器體積增大?？刂扑惴ㄉ厦?，主要有基于零序分量注入的載波PWM方法和基于矢量調整的SVPWM方法。黃海宏，陳志強，王海欣于2020年發表在電子測量與儀器學報上的論文，零序電壓注入法控制三電平NPC中點電位平衡提出帶校正控制的改進零序電壓注入法，由估計-校驗-修正三部分組成，加入反饋控制環節可以有效的消除干擾而帶來的母線電壓的偏移。但對初始電壓如何選取以及對注入零序分量的影響未作詳細分析，且校驗過程復雜影響系統動態性能。張建忠，胡路才，徐帥.于2020年在電工技術學報上發表的論文一種零序電壓注入的T型三電平逆變器中點電位平衡控制方法，對中點電位進行詳細分析，并總結出三相電壓與零序電壓之間的關系，在傳統零序電壓注入基礎上引入前饋加反饋環節，反饋補償環節通過PI控制器進行調節，實現了中點電位平衡和低頻電壓脈動的抑制。但未能給出調節器設計參數以及工作狀態飽和時的情況，動穩態性能不能兼顧。Wang J，Gui Z，Wang P于2020年在IEEE Access上發表的論文et al.ACarrier-Based Modulation With Planned Zero Sequence Voltage Injection toControl Neutral Point Voltage for Three-Level Inverter[J]，公開了在基于載波的調制策略中有計劃的注入零序電壓去控制中性點電壓，有計劃的注入零序電壓法是根據上下電容器之間的電壓差和零序電壓可注入范圍來計算的，而不會進行過調制，并構建與平衡動態方程直接相關的成本函數去解決中點平衡問題。但在某種程度上犧牲了對中點電壓的控制能力。姜衛東，王群京，史曉鋒，等在2009年在中國電機工程學報發表的論文.中點箝位型三電平逆變器在空間矢量調制時中點電位的低頻振蕩，則公開了在空間矢量調制的基礎上指出了高頻和三倍頻輸出的低頻一起構成中點電位振蕩模式，在特定的場合下，低頻振蕩較難消除。

發明內容