[發明專利]一種多相風機直流并網系統及其低壓穿越控制方法

有效

• 申請號: 202110604432.3
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113315114B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 楊光源;周詩嘉;辛清明;王振;彭光強;武霽陽;馮雷;徐爽;潘烙
• 申請（專利權）人: 中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司檢修試驗中心;南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10;H02M3/335;H02M1/32;H02J5/00;H02P9/00;H02P101/15;H02P103/20
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉曉娟

1.一種多相風機直流并網系統的低壓穿越控制方法，應用于多相風機直流并網系統上，其特征在于，所述多相風機直流并網系統包括發電電機、整流模塊、隔離變換模塊和半橋模塊，該多相風機直流并網系統的低壓穿越控制方法包括以下步驟：

獲取當前多相風機直流并網系統運行環境的風速以及獲取所述發電電機的葉片半徑和葉尖速比，采用電機轉速公式計算得到參考電機轉速；

獲取所述發電電機運行的實際轉速，將所述參考電機轉速與所述實際轉速作差，得到轉速差；并將所述轉速差輸入第一PI調節器，所述第一PI調節器輸出參考電流；

獲取所述整流模塊輸出的電流，將所述電流與所述參考電流作差，得到第一電流差；并將所述第一電流差輸入第二PI調節器，所述第二PI調節器輸出初始調制信號；

獲取所述半橋模塊中電容的電容額定電壓、電容平均電壓和電容允許穿越電壓，若所述電容平均電壓不大于電壓閾值，對所述電容額定電壓與所述電容平均電壓作差，得到電容電壓差值并將所述電容電壓差值輸入第三PI調節器，所述第三PI調節器輸出低壓穿越調制信號；若所述電容平均電壓小于所述電壓閾值，令所述低壓穿越調制信號為0；

將所述低壓穿越調制信號與所述初始調制信號疊加，得到調制信號；并獲取三角波信號，將所述三角波信號與所述調制信號比較得到第一觸發脈沖信號；

對所述電容額定電壓與所述電容平均電壓作差，得到電容電壓差值并將所述電容電壓差值輸入第四PI調節器，所述第四PI調節器輸出直流輸電參考電流；

獲取多相風機直流并網系統輸出的直流輸電實際電流，將所述直流輸電參考電流與所述直流輸電實際電流作差，得到第二電流差；并將所述第二電流差輸入第五PI調節器，所述第五PI調節器輸出直流輸電參考電壓；

采用最近電平逼近調制策略對所述直流輸電參考電壓進行處理，得到第二觸發脈沖信號；

通過所述第一觸發脈沖信號控制所述隔離變換模塊的開關元件運行，以及采用所述第二觸發脈沖信號控制所述半橋模塊的開關元件運行，使所述多相風機直流并網系統實現低壓穿越的直流并網；

其中，所述電機轉速公式為ω_ref＝(λ_opt×v)/R，ω_ref為參考電機轉速，λ_opt為葉尖速比，v為風速，R葉片半徑；所述電壓閾值為所述電容額定電壓與所述電容允許穿越電壓之和；

所述第一PI調節器的比例系數和積分系數分別為1和30，所述第二PI調節器的比例系數和積分系數分別為0.1和52，所述第三PI調節器的比例系數和積分系數分別為1和20，所述第四PI調節器的比例系數和積分系數分別為100和160，所述第五PI調節器的比例系數和積分系數分別為20和500。

2.根據權利要求1所述的多相風機直流并網系統的低壓穿越控制方法，其特征在于，包括獲取頻率為5Hz、幅值為1的三角波信號。

3.一種多相風機直流并網系統，其特征在于，包括N相的發電電機、N個變流器組和輸出連接端，每個所述變流器組包括整流模塊、隔離變換模塊和半橋模塊，所述隔離變換模塊包括K個并聯連接的DC/DC變換器，所述半橋模塊包括K個并聯的半橋子模塊，所述多相風機直流并網系統通過如權利要求1或2所述的多相風機直流并網系統的低壓穿越控制方法實現低壓穿越的直流并網。

4.根據權利要求3所述的多相風機直流并網系統，其特征在于，第m個所述變流器組的所述整流模塊的輸入端與所述發電電機的三相繞組m連接，所述整流模塊的輸出端正極與所述隔離變換模塊的輸入端正極連接，所述整流模塊的輸出端負極與所述隔離變換模塊的輸入端負極連接，所述隔離變換模塊的輸出端正、負極分別與所述半橋模塊的輸入端正、負極連接，N個所述變流器組的半橋模塊的輸出端正、負極依次首尾連接；其中，m∈N，m、N、K均為自然數。

5.根據權利要求3所述的多相風機直流并網系統，其特征在于，第1個所述變流器組中第1個所述半橋子模塊的輸出端正極與所述輸出連接端的正極連接，第N個所述變流器組中第K個所述半橋子模塊的輸出端負極與所述輸出連接端的負極連接。