一种风电变流器并联系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种风电变流器并联系统，包括风力发电机、两路并联模块、变压器和电网，并联模块包括电机侧变流器、电容、电网侧变流器，所述风力发电机的输出分别连接至两路并联模块，两路并联模块的输出均连接至变压器，通过电压器输出到电网；两路并联模块还配置有一风电变流器并联控制装置，通过风电变流器并联控制装置的均流控制两路并联模块。通过本实用新型专利技术可有效解决风电变流器电机侧变流器并联模块间不均流的问题，特别适用于风电变流器能量变换系统。

【技术实现步骤摘要】
一种风电变流器并联系统
本技术涉及风力发电变流控制的
，具体的是一种风电变流器并联系统。
技术介绍
为了降低碳排放，全球都大力发展风能，风电装机容量占总装机容量的比重不断提升。为了不断优化度电成本以满足风电平价上网的需求，一个重要发展趋势就是单个机组的容量不断提升。风电变流器作为风力发电机组中的能量变换装置，采用并联技术来实现容量的提升。目前，风电变流器的主流拓扑结构为背靠背的三相PWM变换器，并联时电机侧变流器和电网侧变流器内部并联模块通过电感并联，再分别连接到风力发电机机端和电网三相端子。为了尽可能提升变流器的容量，需要对并联的各个模块进行均流控制。电网侧变流器由于采用较大的滤波电感并联，各个并联模块通过独立的电流环可以很容易的实现模块间均流控制。由于电机本身有很大的等效电感，为了控制成本，电机侧变流器滤波电感感值一般都很小，考虑到开关频率，实际控制时无法采用跟电网侧变流器类似的控制策略来实现电机侧变流器并联模块之间的均流。因此电机侧变流器一般只对总电流进行控制，经过控制计算得到PWM信号同时用于控制机侧变流器各并联模块的功率开关。在变流器实际生产过程中，受成本和制造工艺的影响，并联模块中开关器件、滤波电感和连接线路的等效参数会在技术要求范围内存在一定的偏差，如果不采取针对性的控制策略，电机侧变流器各并联模块将存在不均流的问题，尤其在动态过程中，不均流问题将更为突出。因此有需要通过改进控制策略，实现电机侧变流器并联模块间的均流。
技术实现思路
为了解决风电变流器电机侧变流器并联模块间不均流的问题，本技术提出了一种风电变流器并联系统，可有效控制并联模块的电流及模块间的均流问题。本技术的技术方案如下：一种风电变流器并联系统，其特征在于，包括风力发电机、两路并联模块、变压器和电网，所述两路并联模块包括电机侧变流器A和电机侧变流器B、电网侧变流器A和电网侧变流器B，其中：电机侧变流器A和电网侧变流器A之间直流母线电压连接，组成并联模块A；电机侧变流器B和电网侧变流器B之间直流母线电压连接，组成并联模块B；所述风力发电机的输出分别连接至并联模块A和并联模块B，并联模块A和并联模块B的输出连接至变压器，通过变压器输出到电网；其中，并联模块A和并联模块B连接有一风电变流器并联控制装置，所述风力发电机连接至并联模块A和并联模块B的输出线路上再分别连接至所述风电变流器并联控制装置的输入，风电变流器并联控制装置的均流输出连接至并联模块A和并联模块B。所述风电变流器并联控制装置包括用于采集两路并联模块三相电流的电流采集单元，用于控制电机侧变流器的电流与输出限幅的电流控制及限幅单元，用于控制并联模块A的控制单元A和用于控制并联模块B的控制单元B；所述风力发电机的两路输出分别连接至电流采集单元的输入端，电流采集单元的输出端连接至电流控制及限幅单元的输入端，电流控制及限幅单元的输出分成两路分别连接至控制单元A和控制单元B的输入端，控制单元A和控制单元B的输出端分别连接至并联模块A和并联模块B。所述电流控制及限幅单元包括总电流控制器、电流差值控制器和限幅模块；所述总电流控制器根据来自转速外环或转矩外环控制环路输出的指令电流和电机侧变流器的总电流输出电机侧变流器的给定电压；所述电流差值控制器根据输入端得到的并联模块A、B的电流差值输出补偿电压初始值，所述限幅模块根据电流差值控制器输出端的补偿电压初始值进行限幅得到补偿电压值并输出。所述总电流控制器采用是比例控制器、比例-积分控制器、比例-积分-微分控制器，或者比例-积分-谐振控制器。根据实际控制效果，所述电流差值控制器采用比例控制器或比例-积分控制器，或者采用查表的方式实现。所述限幅模块的限幅值根据电机侧的并联电感值和直流母线电压值确定。本技术的有益效果如下：本技术设置有特别的风电变流器并联控制装置，针对风电变流器中电机侧变流器并联模块滤波电感小而不能采用独立电流环分别控制和模块间不均流的问题，通过总电流控制器、电流差值控制器及其限幅模块能够抑制模块间不均流，能够有效避免并联模块间不均流导致的单个并联模块过载。附图说明图1是本技术涉及的采用模块并联的电机侧变流器在风力发电能量变换系统位置的结构示意图。图2是本技术中风电变流器并联控制系统及控制装置的组成示意图。图3是本技术的风电变流器并联控制方法的控制示意图。图中，附图标记为：1-风力发电机，2-并联模块A，21-电机侧变流器A，22-电网侧变流器A，23-直流母线电压A，3-并联模块B，31-电机侧变流器B，32-电网侧变流器B，33-直流母线电压B，4-电流采集单元，5-电流控制及限幅单元，6-控制单元A，7-控制单元B，8-总电流控制器，9-电流差值控制器，10-限幅模块，11-变压器，12-电网。具体实施方式下面将结合实施例中的附图，对本技术的技术方案进一步进行描述。采用模块并联的电机侧变流器是风力发电能量变换系统中的关键部件之一，电机侧变流器一端连接直流母线电压，另一端连接风力发电机1并负责控制。如图1所示，风力发电能量变换系统由风力发电机1、电机侧变流器、直流母线电压、电网侧变流器、变压器11和电网构成。其中，电机侧变流器A21、电网侧变流器A22、直流母线电压A23组成并联模块A2；电机侧变流器B31、电网侧变流器B32、直流母线电压B33组成并联模块B3。所述风力发电机1的输出分别连接至并联模块A2和并联模块B3，并联模块A2和并联模块B3的输出连接至变压器11，通过变压器11输出到电网12。其中，并联模块A2和并联模块B3连接有一风电变流器并联控制装置。本实施例中，适用于上述风电变流器并联系统的风电变流器并联控制装置，其结构如图2所示，包括：电流采集单元4，电流控制及限幅单元5，控制单元A6，控制单元B7。其中：所述电流采集单元4，用于采集并联模块A2和并联模块B3的三相电流。所述电流控制及限幅单元5，用于控制电流与输出限幅，并得出电机侧变流器的给定电压、补偿电压初始值和补偿电压值。所述控制单元A6，用于控制并联模块A2，得到并联模块A2的电压给定值和经过PWM调制后得到并联模块A2的PWM信号。所述控制单元B7，用于控制并联模块B3，得到并联模块B3的电压给定值和经过PWM调制后得到并联模块B3的PWM信号。进一步的，所述两个并联模块2、3的电压给定值，分别通过电流控制及限幅单元5中计算出的电机侧变流器给定电压加上补偿电压初始值得到。进一步的，如图3所示，所述电流控制及限幅单元5包括总电流控制器8、电流差值控制器9和限幅模块10；总电流控制器8用于电机侧变流器的总电流的控制，根据来自转速外环或转矩外环控制环路输出的指令电流和电机侧变流器的总电流得到电机侧变流器的给定电压；电流差值控制器9根据并联模块A、B的电流差值计算得到补偿电压初始值；限幅模块10用于对补偿电压初本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风电变流器并联系统，其特征在于，包括风力发电机（1）、两路并联模块、变压器（11）和电网(12)，所述两路并联模块包括电机侧变流器A（21）和电机侧变流器B（31）、电网侧变流器A（22）和电网侧变流器B（32），其中：电机侧变流器A（21）和电网侧变流器A（22）之间直流母线电压连接，组成并联模块A（2）；电机侧变流器B（31）和电网侧变流器B（32）之间直流母线电压连接，组成并联模块B（3）；所述风力发电机（1）的输出分别连接至并联模块A（2）和并联模块B（3），并联模块A（2）和并联模块B（3）的输出连接至变压器（11），变压器（11）的输出连接至电网(12)；其中，并联模块A（2）和并联模块B（3）连接有一风电变流器并联控制装置，所述风力发电机（1）连接至并联模块A（2）和并联模块B（3）的输出线路上再分别连接至所述风电变流器并联控制装置的输入，风电变流器并联控制装置的均流输出连接至并联模块A（2）和并联模块B（3）。/n

【技术特征摘要】
1.一种风电变流器并联系统，其特征在于，包括风力发电机（1）、两路并联模块、变压器（11）和电网(12)，所述两路并联模块包括电机侧变流器A（21）和电机侧变流器B（31）、电网侧变流器A（22）和电网侧变流器B（32），其中：电机侧变流器A（21）和电网侧变流器A（22）之间直流母线电压连接，组成并联模块A（2）；电机侧变流器B（31）和电网侧变流器B（32）之间直流母线电压连接，组成并联模块B（3）；所述风力发电机（1）的输出分别连接至并联模块A（2）和并联模块B（3），并联模块A（2）和并联模块B（3）的输出连接至变压器（11），变压器（11）的输出连接至电网(12)；其中，并联模块A（2）和并联模块B（3）连接有一风电变流器并联控制装置，所述风力发电机（1）连接至并联模块A（2）和并联模块B（3）的输出线路上再分别连接至所述风电变流器并联控制装置的输入，风电变流器并联控制装置的均流输出连接至并联模块A（2）和并联模块B（3）。


2.根据权利要求1所述的一种风电变流器并联系统，其特征在于，所述风电变流器并联控制装置包括用于采集两路并联模块三相电流的电流采集单元（4），用于控制电机侧变流器的电流与输出限幅的电流控制及限幅单元（5），用于控制并联模块A（2）的控制单元A（6）和用于控制并联模块B（3）的控制单元B（7）；所述风力发电机（1）的两路输出分别连接至电流采集单元（4）的输入端，电流采集单元（4）...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小田，周宏林，蒲晓珉，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，东方电气集团科学技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51