【技术实现步骤摘要】
一种低电流总谐波畸变率的机侧变流器容错控制方法
本专利技术涉及一种低电流总谐波畸变率的机侧变流器容错控制方法，属于功率变换与控制领域。
技术介绍
作为风力发电系统的关键与核心，变流器系统的故障或功能丧失会严重威胁重大装备整体运行性能，甚至带来致命性影响，导致灾难性事故。因此，建立高可靠度、强容错性能的风力发电系统，避免因变流器故障造成的系统二次故障，具有重要的理论和现实意义，对于国民经济建设和国防安全具有战略性影响。现有的三相两电平PWM整流器容错方式分为硬件容错控制和软件容错控制两大类，其中软件容错的方式能够当开关管发生故障时，通过改变系统运行策略和控制参数，对故障进行容错处理，不需要改变系统现有硬件布局和添加冗余部件，利用原系统未故障器件最大程度恢复到故障前的运行状态。中国专利CN104852614A提出了三相桥式PWM整流器的容错控制方法，通过修正开关模式，对参考压矢量实现修正，实现整流器的容错运行。上述方法并未针对故障开关管对每个扇区的影响进行精准的补偿，在不受开关管故障的扇区也进行了补偿，属于过补偿。论文《...
【技术保护点】
1.一种低电流总谐波畸变率的机侧变流器容错控制方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1、选择扇区划分方式进行扇区划分；/n步骤2、根据故障开关管的位置，确定故障开关管对各扇区的影响及故障前后基本电压矢量的变化；/n步骤3、确定各扇区的基本电压矢量，以及故障前基本电压矢量的作用时间；/n步骤4、根据受故障开关管影响的扇区、故障基本电压矢量的变化及故障前基本电压矢量的作用顺序及作用时间，利用故障有效矢量调整受故障开关管影响扇区的基本电压矢量作用顺序及作用时间；/n步骤5、根据基本电压矢量的作用时间和扇区受故障开关管影响的情况，确定三相开关管的导通时间；/n步骤6、将开关管导通...
【技术特征摘要】
1.一种低电流总谐波畸变率的机侧变流器容错控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、选择扇区划分方式进行扇区划分；
步骤2、根据故障开关管的位置，确定故障开关管对各扇区的影响及故障前后基本电压矢量的变化；
步骤3、确定各扇区的基本电压矢量，以及故障前基本电压矢量的作用时间；
步骤4、根据受故障开关管影响的扇区、故障基本电压矢量的变化及故障前基本电压矢量的作用顺序及作用时间，利用故障有效矢量调整受故障开关管影响扇区的基本电压矢量作用顺序及作用时间；
步骤5、根据基本电压矢量的作用时间和扇区受故障开关管影响的情况，确定三相开关管的导通时间；
步骤6、将开关管导通时间与三角载波进行调制，确定开关管PWM脉冲控制开关管通断，完成低畸变率容错控制。
2.根据权利要求1所述的低电流总谐波畸变率的机侧变流器容错控制方法，其特征在于，步骤1中，扇区划分方式包括八扇区和十二扇区两种，两种扇区划分的具体方法为：
(1)如果采用八扇区划分方法，定义六个变量：
式中，为α、β两相静止坐标系下的参考电压分量；
定义符号函数：
式中，i＝A，B，C，D，E，F；
由于a、b、c三个桥臂故障对应着不同划分扇区坐标系，为了能够精准的对故障扇区进行容错控制，这里定义三个扇区划分坐标系函数Na,Nb,Nc；
令Na＝H(A)+H(B)+4H(C)+3H(D)
令Nb＝4G(B)+3G(C)+G(D)+H(E)
令Nc＝3H(B)+H(C)+4H(D)+H(F)
通过表1能够确定Na，Nb，Nc的计算值与实际扇区编号之间存在的对应关系；
表1Na,Nb,Nc的计算值与扇区对应关系
扇区编号
I
II
III
Ⅳ
Ⅴ
Ⅳ
Ⅶ
Ⅷ
计算值Na
6
2
4
3
7
5
1
8
计算值Nb
2
4
3
7
5
6
1
8
计算值Nc
4
3
7
5
6
2
1
8
根据α、β两相静止坐标系下的参考电压分量确定旋转参考矢量Vref*，，当旋转参考矢量Vref*旋转一周，得到计算值Na的变化顺序为：6→2→1→4→3→7→8→5；计算值Nb的变化顺序为2→1→4→3→7→8→5→6；计算值Nc的变化顺序为4→3→7→8→5→6→2→1；
根据故障开关管的位置选择不同的扇区划分函数，当a相桥臂开关管故障选择扇区划分函数Na，通过Na的变化顺序确定实际扇区编号的变化顺序，即完成八扇区的划分；当b相桥臂开关管故障选择扇区划分函数Nb，通过Nb的变化顺序确定实际扇区编号的变化顺序，即完成八扇区的划分；当c相桥臂开关管故障选择扇区划分函数Nc，通过Nc的变化顺序确定实际扇区编号的变化顺序，即完成八扇区的划分；
(2)如果采用十二扇区划分方法，定义符号函数：
式中，i＝A，B，C，D，E，F；
令N＝sign(A)+sign(B)+2sign(C)+2sign(D)+4sign(E)+3sign(F)
通过表2能够确定N的计算值与实际扇区编号之间存在的对应关系；
表2计算值N与扇区对应关系
计算值N
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
扇区编号
Ⅷ
II
III
Ⅶ
Ⅳ
Ⅸ
Ⅻ
I
X
VI
Ⅴ
Ⅺ
根据α、β两相静止坐标系下的参考电压分量确定旋转参考矢量Vref*，当旋转参考矢量Vref*旋转一周，N的计算值的变化顺序为：8→4→2→1→3→6→5→9→11→12→10→7→8，即实际扇区编号的变化顺序，即完成十二扇区的划分。
3.根据权利要求1所述的低电流总谐波畸变率的机侧变流器容错控制方法，其特征在于，步骤2中，确定故障开关管对各扇区的影响的具体方法为：
如果采用八扇区划分方式，则按照表3～5确定八个扇区中受故障开关管影响的扇区，即故障扇区；如果采用十二扇区划分方式，则按照表6确定十二个扇区中受故障开关管影响的扇区；
表3八扇区a相桥臂开关管故障对应的受影响扇区
表4八扇区b相桥臂开关管故障对应的受影响扇区
表5八扇区c相桥臂开关管故障对应的受影响扇区
表6十二扇区单个开关管故障对应的受影响扇区
表中，灰色部分表示扇区受故障开关管影响，即故障扇区，白色部分表示扇区不受故障开关管影响，即正常扇区；
确定开关管故障前后基本电压矢量的具体方法为：
根据表7确定开关管故障前后基本电压矢量，即故障零矢量和有效矢量的变化情况，确定故障电压矢量；
表7单个开关管故障前后基本电压矢量变化表
表中，将同一桥臂的上下开关状态设为互补的，即同一桥臂上桥臂导通则下桥臂必须关断，将这个状态记为“1”，同理，将同一桥臂上桥臂关闭，下桥臂导通的状态记为“0”，三个桥臂在同桥臂互补的前提下，有8种开关状态组合，“000”、“100”、“110”、“010”、“011”、“001”、“101”、“111”对应八个基本电压矢量，其中包括六个有效矢量和两个零矢量。
4.根据权利要求1所述的低电流总谐波畸变率的机侧变流器容错控制方法，其特征在于，步骤3中，确定故障前基本电压矢量作用时间的具体方法为：
首先，定义中间变量为：
式中，为α、β两相静止坐标系下的参考电压分量，Udc为直流侧输出电压，Ts为开关管导通周期；
然后，确定故障前各扇区基本电压矢量中有效矢量的作用时间T1和T2；
如果是八扇区，则...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱颖宁，秦伟，孙超，冯延晖，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。