风力发电机组的变流器、变流器的控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种风力发电机组的变流器、变流器的控制方法及装置，方法包括双向DC-DC变换器控制步骤和逆变器控制步骤，双向DC-DC变换器控制步骤包括：根据实测直流母线电压Udc和直流母线电压给定值U*dc之间的偏差确定直流母线目标电流I*dc；根据实测直流母线电压Idc与目标直流母线电流I*dc之间的偏差确定双向DC-DC变换器输出电流Iout；根据所述DC-DC变换器输出电流Iout生成第一PWM控制信号，对所述双向DC-DC变换器的IGBT控制模块进行控制；逆变器控制步骤包括：根据无功电流给定值Iqref、有功电流给定值Idref、电网侧的实测三相电压Uabc以及实测三相电流Iabc生成第二PWM控制信号，对变流器的逆变器的进行控制。本发明专利技术通过对风力发电机组的变流器的控制实现了风力发电机组的高电压穿越功能。

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组的变流器、变流器的控制方法及装置
本专利技术涉及变流器技术，尤其涉及风力发电机组的变流器、变流器的控制方法及装置。
技术介绍
随着风电并网规模以及风力发电容量的不断扩大，风力发电机组与电网的相互影响已变得不容忽略，当电网出现扰动和故障的情况时，若风力发电机组不具备一定的电网故障抵御能力，一遇到电网扰动或故障就自动解列则会增加局部电网故障的恢复控制难度，恶化电网安全稳定性，甚至会加剧故障、引起连锁反应并导致系统崩溃。其中，从并网点处的电压高低角度来看，并网点电压在额定电压的90％～110％之内视为并网点处于正常运行状态，高于正常范围视为并网点处于高电压运行状态，低于正常范围视为并网点处于低电压运行状态。在并网点处于高电压运行状态下，风力发电机组仍然能够保持正常并网工作的能力称为高电压穿越能力，相应地，在并网点处于低电压运行状态下，风力发电机组仍然能够保持正常并网工作的能力称为低电压穿越能力。如果风力发电机组不具备低电压穿越能力和高电压穿越能力，将会导致脱网事故，严重影响整个电网的电力传输。目前的风力发电机组具备一定的低电压穿越能力，但是仍缺少高电压穿越的能力，当并网点处于高电压状态时，往往会造成脱网故障。风力发电机组需要具备高电压穿越性能(HVRT,HighVoltageRideThrough)的必要性可从以下几个方面展开讨论。1)风力发电机组具备一定的HVRT能力可以减少风力发电机组批量脱网规模，避免连锁反应式事故扩大。这类必要性应以2011年在西北电网和华北电网发生的诸多批量脱网事故为例说明。当时，主变低压侧电缆头的短路事故直接引起了电网侧低电压故障，不具备低电压穿越能力的一批风力发电机组批量脱网。紧跟着，因为主变低压侧配套的固定投切电容器组等无功功率补偿设备不具备自投切功能，低电压故障结束后没能及时退出运行，造成局部区域无功功率的过剩、电压骤升，使部分风力发电机组因高电压保护动作切除，即不具备一定HVRT能力的第二批风力发电机组批量脱网。经当时的调查情况来看，第二批脱网的风力发电机组数量远远超过了第一批脱网的风力发电机组数量。2)风力发电机组具备一定的HVRT能力是各国并网规程之要求。目前，在中国并没有明确的HVRT并网规程要求。在中国国标GB19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》里面，对风电场/风力发电机组的高电压穿越能力并没有明确规定，只是提出“当风电场并网点电压在额定电压的90％-110％时，风力发电机组应能正常运行；当风电场并网点电压超过额定电压的110％时，风电场的运行状态由风力发电机组的性能确定”。在中国，根据目前的发展态势，在不久的将来，中国的高电压穿越并网规定也将出台。因此，如何实现风力发电机组高电压穿越以及如何实现高电压穿越控制，已经成为风力发电
急需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种风力发电机组的变流器、变流器的控制方法及装置，以实现在并网点处于高电压运行状态时，通过对风力发电机组的变流器的控制实现在高电压穿越状态下的连续并网运行。为达到上述目的，本专利技术的实施例提供了一种风力发电机组的变流器的控制方法，该方法包括：在变流器的直流母线上并联双向DC-DC变换器，所述双向DC-DC变换器包括储能电容、和用于对所述储能电容的充放电进行控制的IGBT控制模块，所述方法包括双向DC-DC变换器控制步骤和逆变器控制步骤，所述双向DC-DC变换器控制步骤包括：直流母线目标电流确定步骤：根据实测直流母线电压Udc和直流母线电压给定值U*dc之间的偏差确定直流母线目标电流I*dc；双向DC-DC变换器输出电流确定步骤：根据实测直流母线电流Idc与目标直流母线电流I*dc之间的偏差确定双向DC-DC变换器输出电流Iout；第一子控制步骤：根据所述DC-DC变换器输出电流Iout生成第一PWM控制信号，对所述双向DC-DC变换器的IGBT控制模块进行控制，所述逆变器控制步骤包括：根据无功电流给定值Iqref、有功电流给定值Idref、电网侧的实测三相电压Uabc以及实测三相电流Iabc生成第二PWM控制信号，对变流器的逆变器的进行控制。本专利技术的实施例还提供了一种风力发电机组的变流器的控制装置，所述变流器控制装置包括双向DC-DC变换器控制和逆变器控制模块，其中，所述双向DC-DC变换器控制模块包括：直流母线目标电流确定模块，用于根据实测直流母线电压Udc和直流母线电压给定值U*dc之间的偏差确定直流母线目标电流I*dc；双向DC-DC变换器输出电流确定模块，用于根据实测直流母线电流Idc与目标直流母线电流I*dc之间的偏差确定双向DC-DC变换器输出电流Iout；第一子控制模块，用于根据所述DC-DC变换器输出电流Iout生成第一PWM控制信号，对所述双向DC-DC变换器的IGBT控制模块进行控制，所述逆变器控制模块，用于根据无功电流给定值Iqref、有功电流给定值Idref、电网侧的实测三相电压Uabc以及实测三相电流Iabc生成第二PWM控制信号，对变流器的逆变器的进行控制。本专利技术的实施例还提供了一种风力发电机组的变流器，所述变流器包括整流器、逆变器以及直流母线，所述直流母线上并联双向DC-DC变换器，所述双向DC-DC变换器包括储能电容、和用于对所述储能电容的充放电进行控制的IGBT控制模块。本专利技术实施例提供的风力发电机组的变流器、变流器的控制方法及装置，通过变流器中增设了双向DC-DC变换器，利用双向DC-DC变换器中的储能电容在高电压穿越状态下进行合理的能量转移和储存，在控制策略上，高电压穿越状态运行时，对逆变器以及双向DC-DC变换器进行综合控制，从而实现了风力发电机组在高电压穿越状态下的正常运转。附图说明图1为本专利技术实施例提供的风力发电机组的系统结构图。图2为本专利技术实施例二的风力发电机组的变流器控制方法流程图。图3为本专利技术实施例三的风力发电机组变流器控制装置的结构示意图。附图标号说明：1-叶片；2-风力发电机；3-整流器；4-直流母线；5-逆变器；6-网侧电阻；7-网侧电感；8-风电场电网；9-双向DC-DC变换器；901-储能电容；902-IGBT控制模块；10-双向DC-DC变换器控制模块；11-逆变器控制模块；12-电压/电流检测模块；1001-直流母线目标电流确定模块；1002-双向DC-DC变换器输出电流确定模块；1003-第一子控制模块；1101-第一计算模块；1102-第二计算模块；1103-第三计算模块；1104-第四计算模块；1105-第二子控制模块。具体实施方式本专利技术通过在现有的风力发电机组变流器内增设双向DC-DC变换器，在高电压穿越状态运行时，利用对逆变器以及双向DC-DC变换器进行综合控制的控制策略，从而实现了风力发电机组在高电压穿越状态下的正常运转。下面，通过实施例并结合附图对本专利技术一种风力发电机组的变流器、变流器的控制方法及装置进行详细说明。实施例一图1为本专利技术实施例提供的风力发电机组的系统结构图，本专利技术的实施例主要应用于安装有全功率变流器的风力发电机组中，一般而言，直驱风力发电机组常采用全功率变流器。如图1所示，该结构图包括叶片1、风力发电机2、整流器3、直流母线4、逆变器5、网侧电阻6、网侧电感7、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机组的变流器的控制方法，其特征在于，在变流器的直流母线上并联双向DC‑DC变换器，所述双向DC‑DC变换器包括储能电容、和用于对所述储能电容的充放电进行控制的IGBT控制模块，所述方法包括双向DC‑DC变换器控制步骤和逆变器控制步骤，所述双向DC‑DC变换器控制步骤包括：直流母线目标电流确定步骤：根据实测直流母线电压Udc和直流母线电压给定值U*dc之间的偏差确定直流母线目标电流I*dc；双向DC‑DC变换器输出电流确定步骤：根据实测直流母线电压Idc与目标直流母线电流I*dc之间的偏差确定双向DC‑DC变换器输出电流Iout；第一子控制步骤：根据所述DC‑DC变换器输出电流Iout生成第一PWM控制信号，对所述双向DC‑DC变换器的IGBT控制模块进行控制，所述逆变器控制步骤包括：根据无功电流给定值Iqref、有功电流给定值Idref、电网侧的实测三相电压Uabc以及实测三相电流Iabc生成第二PWM控制信号，对变流器的逆变器的进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组的变流器的控制方法，其特征在于，在变流器的直流母线上并联双向DC-DC变换器，所述双向DC-DC变换器包括储能电容、和用于对所述储能电容的充放电进行控制的IGBT控制模块，所述控制方法用于直驱风力发电机组处于高电压穿越期间，所述方法包括双向DC-DC变换器控制步骤和逆变器控制步骤，所述双向DC-DC变换器控制步骤包括：直流母线目标电流确定步骤：根据实测直流母线电压Udc和直流母线电压给定值U*dc之间的偏差确定直流母线目标电流I*dc；双向DC-DC变换器输出电流确定步骤：根据实测直流母线电流Idc与目标直流母线电流I*dc之间的偏差确定双向DC-DC变换器输出电流Iout；第一子控制步骤：根据所述DC-DC变换器输出电流Iout生成第一PWM控制信号，对所述双向DC-DC变换器的IGBT控制模块进行控制，从而控制所述双向DC-DC变换器的储能电容充放电，保持高电压穿越期间直流母线电压稳定；所述逆变器控制步骤包括：根据无功电流给定值Iqref、有功电流给定值Idref、电网侧的实测三相电压Uabc以及实测三相电流Iabc生成第二PWM控制信号，对变流器的逆变器进行控制，从而控制逆变器的无功电流以拉低电网侧电压，并且根据实测直流母线电压Udc的变化情况控制逆变器的有功电流。2.根据权利要求1所述的变流器的控制方法，其特征在于，所述无功电流给定值Iqref通过下式计算：Iqref＝K×(Un-Upos)/Un×In其中，Upos为电网侧的三相电压的正序分量，Un为并网点的额定电压，In为并网点的额定电流，K为控制系数。3.根据权利要求1所述的变流器的控制方法，其特征在于，所述有功电流给定值Idref为并网点的额定电流In的5％至20％。4.根据权利要求1所述的变流器的控制方法，其特征在于，所述逆变器控制步骤包括：第一计算步骤：根据实测三相电压Uabc以及实测三相电流Iabc，计算两相旋转坐标系下的电网侧的d轴实测电流分量id和电网侧的q轴实测电流分量iq以及电网侧的d轴实测电压分量usd和电网侧的q轴实测电压分量usq；第二计算步骤：根据有功电流给定值Idref和d轴实测电流分量id之间的偏差生成逆变器侧交流感抗的d轴电压分量uld，并通过下式计算所述d轴目标调整电压分量ud：ud＝uld-NsLsiq+usd其中，所述Ls分别为逆变器交流侧感抗的电感分量，所述Ns为电网电压的电磁转速；第三计算步骤：根据所述无功电流给定值Iqref与所述q轴实测电流分量iq的偏差生成逆变器侧交流感抗的q轴电压分量ulq，并通过下式计算所述q轴目标调整电压分量uq：uq＝ulq-NsLsid+usq；第四计算步骤：根据所述d轴目标调整电压分量ud和所述q轴目标调整电压分量uq计算逆变器的目标调整三相电压；第二子控制步骤：根据所述目标调整三相电压生成第二PWM信号，对所述逆变器进行控制。5.一种风力发电机组的变流器的控制装置，其特征在于，在变流器的直流母线上并联双向DC-DC变换器，所述双向DC-DC变换器包括储能电容、和用于对所述储能电容的充放电进行控制的IGBT控制模...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海龙，艾斯卡尔，刘汉民，马力，王银明，牛虎，何红光，任巍曦，
申请(专利权)人：新疆金风科技股份有限公司，国家电网公司，国网新源张家口风光储示范电站有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆;65