一种全功率风机变流器低电压穿越的协同控制方法和系统的制作方法
专利名称：一种全功率风机变流器低电压穿越的协同控制方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种全功率风机变流器低电压穿越的协 同控制方法和系统。
背景技术：
随着风力发电规模的不断扩大，风力发电系统对电网的影响已经越来越显著。在 全功率风电系统中，发电机定子绕组通过全功率变流器接入电网，对电网波动的适应性好， 并能实现并网有功功率和无功功率的独立控制，因此发电效率高，结构较为简单，运行稳定 性好。参见图1，该图为目前典型的全功率风力发电系统的结构图。该发电系统采用全功率双PWM变流器(包括机侧变流器100和网侧变流器300)连 接发电机M和电网。其中，发电机M将发出的电能传送给机侧变流器100，机侧变流器100 将发电机M发出的交流电进行整流，整流为直流电，然后直流电经过撬棒电路200后传送给 网侧变流器300。网侧变流器300再将直流电逆变为与电网的频率和幅值相匹配的交流电 后馈送给电网，从而实现风力发电的并网运行。其中，撬棒电路200的主要功能是当直流母线电压上升时，消耗多余能量。在风力发电系统中，电网电压跌落是电网最常见的故障。电网电压跌落主要是由 于输电线路故障造成的，其故障类型有以下几种单相接地故障，两相接地故障，两相相间 短路故障以及三相短路故障。其中根据电网相电压幅值在跌落过程中的变化情况，又可以 将电网电压跌落简单地归结为三相不平衡跌落和三相平衡跌落两大类。电网电压跌落的深 度也不相同，最低可以跌落到零，持续时间从0.5个电网电压周期到数秒的时间不等。当电网电压跌落时，为了保证系统运行的稳定性和安全性，全功率风机变流器的 网侧变流器需要具有低电压穿越(LVRT，Low-Voltage Ride Through)功能。低电压穿越， 是指在风机并网点电压跌落的时候，风机能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率， 支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间(区域)。低电压穿越技术 是风力发电系统中的一个非常关键的技术，关系着风电的大规模应用。在全功率风力发电系统中，电网电压的瞬间跌落将导致网侧变流器输出功率减 小，而此刻如果机侧变流器仍然实时响应总控转矩信号，能量的不匹配将导致直流母线电 压的上升。这样将威胁到网侧变流器和机侧变流器的功率开关管器件的寿命。因此，在电 网电压跌落时需要解决网侧变流器和机侧变流器的能量匹配问题。目前，当电网电压跌落时，解决能量匹配问题主要有三种途径，分别是第一，从变流器设计入手，选择耐压和过流值较高的电力电子器件，并提高直流支 撑电容的额定电压，但是耐压大和过流值高的器件的成本较高；第二，减小发电机的电磁转矩设定值，从而允许转矩的暂时上升来存储风机部分 输入能量，减小发电机的输出功率，有利于电压跌落时的功率平衡。但是，将会导致发电机 的电磁转矩出现较大的波动，使风机和传动链的机械应力增大，影响风机寿命。第三，利用撬棒电路消耗多余能量。但是由于电网电压跌落引起的电网直流母线电压的上升是暂态过程，需要确保撬棒电路在正确的时刻动作和脱离，否则系统故障前后 的投切和稳定运行将会受到影响。综上所述，目前全功率风机变流器低电压穿越的控制方法均存在一定问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种全功率风机变流器低电压穿越的协同控制 方法和系统，能够在不改变变流器器件，不改变发电机的电磁转矩的前提下，解决电网电压 跌落引起的能量不匹配问题。本发明提供一种全功率风机变流器低电压穿越的协同控制方法，包括以下步骤步骤A 由当前电网电压的正序分量和负序分量判断电网发生三相平衡跌落或三 相不平衡跌落时，对网侧变流器中的功率开关管器件的驱动信号进行短暂强制封锁；步骤B 由当前电网电压的正序分量和负序分量判断电网跌落达到稳定时，解除 对网侧变流器中的功率开关管器件的驱动信号的封锁；步骤C:由当前电网电压的正序分量和负序分量判断电网由跌落开始恢复时，对 网侧变流器中的功率开关管器件的驱动信号进行短暂封锁；步骤D 由当前电网电压的正序分量和负序分量判断电网恢复到正常稳定时，解 除对网侧变流器中的功率开关管器件的驱动信号的封锁；在步骤A、B、C和D中，通过比较直流母线电压与预定电压值来控制撬棒电路是否工作。优选地，所述撬棒电路不工作的判据为直流母线电压小于设定直流电压最小值； 所述撬棒电路工作的判据为直流母线电压大于设定直流电压最大值。优选地，所述当前电网电压的正序分量和负序分量由双同步坐标系软件锁相环根 据电压传感器采集的网侧三相电压计算得到。优选地，步骤A中当判断出当前电网电压的正序分量小于前一个周期的电网电压 的第一预定电压值时，判断电网发生三相平衡跌落；当判断当前电网电压的正序分量小于前一个周期的电网电压的第二预定电压值， 且当前电网电压的负序分量与前一个周期的电网电压的负序分量相差预定幅值时，判断电 网发生三相不平衡跌落。本发明还提供一种全功率风机变流器低电压穿越的协同控制系统，包括以下单 元计算单元，用于由当前电网的三相电压实时计算获得电网电压的正序分量和负序 分量；跌落判断单元，用于由计算单元实时获得的当前电网电压的正序分量和负序分量 判断电网是否发生三相平衡跌落或三相不平衡跌落；跌落稳定判断单元，用于由计算单元实时获得的当前电网电压的正序分量和负序 分量判断电网是否跌落达到稳定；跌落恢复判断单元，用于由计算单元实时获得的当前电网电压的正序分量和负序 分量判断电网是否由跌落开始恢复；恢复正常判断单元，用于由计算单元实时获得的当前电网电压的正序分量和负序分量判断电网是否恢复到正常稳定；驱动信号封锁单元，用于当电网发生三相平衡跌落或三相不平衡跌落时，封锁网 侧变流器的功率开关管的驱动信号；还用于当电网由跌落开始恢复时，封锁网侧变流器的 功率开关管的驱动信号；驱动信号解除单元，用于当电网跌落稳定时，解除对网侧变流器的功率开关管器 件的驱动信号的封锁；还用于当电网恢复到正常稳定时，解除对网侧变流器的功率开关管 器件的驱动信号的封锁；撬棒电路控制单元，用于将直流母线电压与预定电压值比较控制撬棒电路的工 作。优选地，所述撬棒电路控制单元，当直流母线电压小于设定直流电压最小值，用于 控制撬棒电路不工作；当直流母线电压大于设定直流电压最大值，用于控制撬棒电路工作。优选地，还包括网侧三相电压传感器，用于采集网侧的三相电压，将采集的网侧的 三相电压发送给所述计算单元。优选地，所述跌落判断单元包括三相平衡跌落判断子单元和三相不平衡跌落判断 子单元；所述三相平衡跌落判断子单元，用于比较当前电网电压的正序分量小于前一个周 期的电网电压的第一预定电压值时，判断电网发生三相平衡跌落；所述三相不平衡跌落判断子单元，用于比较当前电网电压正序分量小于前一个周 期的电网电压的第二预定电压值，且当前电网电压的负序分量与前一个周期的电网电压的 负序分量相差预定幅值时，判断电网发生三相不平衡跌落。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明实施例提供的全功率风机变流器低电压穿越的协同控制方法对电网电压 的跌落和恢复稳定的判断，当电网电压处于跌落的暂态或者上升的暂态时，对网侧变流器 的功率开关管器件的驱动信号进行暂时的强制封锁；当电网电压处于跌落稳定或者恢复正 常稳定时，解除对网侧变流器的功率开关管器件的驱动信号的封锁。同时，配合撬棒电路的 工作实现网侧变流器的低电压穿越。本发明通过电网电压的正序分量和负序分量判断电网 电压的不同状态进行不同的控制，并且仅是对网侧变流器进行控制，机侧变流器可以一直 正常运行，减小了发电机电磁转矩脉动带来的风力机和传动链的机械应力。
图1是现有技术中典型的直驱风力发电系统的结构图；图2是本发明DDSRF-SPLL的原理图；图3是本发明提供的协同控制方法实施例一流程图；图4是本发明提供的协同控制方法原理框图；图5是本发明提供的协同控制方法实施例二流程图；图6是本发明提供的电网电压单相跌落时网侧变流器响应波形图；图7是本发明提供的电网电压两相跌落时网侧变流器响应波形图；图8是本发明提供的电网电压三相平衡跌落时网侧变流器响应波形图；图9是本发明提供电网电压三相平衡跌落时机侧响应波形图10是本发明提供的协同控制系统实施例一结构图；图11是本发明提供的协同控制系统实施例二结构图。
具体实施例方式为了本领域技术人员更好地理解和实施本发明的技术方案，下面首先介绍双同步 坐标系软件锁相环(DDSRF-SPLL, Decoupled Double Synchronous Reference Frame Soft Phase-locked Loop)。DDSRF-SPLL的基本原理参见图2所示，该图为DDSRF-SPLL的原理图。DDSRF包括两个旋转坐标系，其中正序dq+1同步旋转坐标系以ω角速度逆时针旋 转，其角度设为《；而负序Ckf1同步旋转坐标系是以_ω的角速度顺时针旋转，其角度设为 C' ω为SPLL计算出的角速度。ua、ub、U。为电压传感器检测的电网的三相电压。abc/dqm 表示三相静止坐标系到正序dq+1同步旋转坐标系的变换，abc/dqn表示三相静止坐标系到 负序dcf1同步旋转坐标系的变换。<、<分别为正序dq+i同步旋转坐标系中的d轴和q 轴的电网电压分量，<、< 分别为负序dcf1同步旋转坐标系中的d轴和q轴的电网电压分 量。可、<、巧、和<的计算采用了解耦网络。图2中采用一个简单的一阶低通滤波器， 其传递函数为
权利要求
1.一种全功率风机变流器低电压穿越的协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤A 由当前电网电压的正序分量和负序分量判断电网发生三相平衡跌落或三相不平衡跌落时，对网侧变流器中的功率开关管器件的驱动信号进行短暂强制封锁；步骤B:由当前电网电压的正序分量和负序分量判断电网跌落达到稳定时，解除对网 侧变流器中的功率开关管器件的驱动信号的封锁；步骤C:由当前电网电压的正序分量和负序分量判断电网由跌落开始恢复时，对网侧 变流器中的功率开关管器件的驱动信号进行短暂封锁；步骤D 由当前电网电压的正序分量和负序分量判断电网恢复到正常稳定时，解除对 网侧变流器中的功率开关管器件的驱动信号的封锁；在步骤A、B、C和D中，通过比较直流母线电压与预定电压值来控制撬棒电路是否工作。
2.根据权利要求1所述的协同控制方法，其特征在于，所述撬棒电路不工作的判据为 直流母线电压小于设定直流电压最小值；所述撬棒电路工作的判据为直流母线电压大于 设定直流电压最大值。
3.根据权利要求1所述的协同控制方法，其特征在于，所述当前电网电压的正序分量 和负序分量由双同步坐标系软件锁相环根据电压传感器采集的网侧三相电压计算得到。
4.根据权利要求1所述的协同控制方法，其特征在于，步骤A中当判断出当前电网电 压的正序分量小于前一个周期的电网电压的第一预定电压值时，判断电网发生三相平衡跌 落；当判断当前电网电压的正序分量小于前一个周期的电网电压的第二预定电压值，且当 前电网电压的负序分量与前一个周期的电网电压的负序分量相差预定幅值时，判断电网发 生三相不平衡跌落。
5.一种全功率风机变流器低电压穿越的协同控制系统，其特征在于，包括以下单元 计算单元，用于由当前电网的三相电压实时计算获得电网电压的正序分量和负序分量；跌落判断单元，用于由计算单元实时获得的当前电网电压的正序分量和负序分量判断 电网是否发生三相平衡跌落或三相不平衡跌落；跌落稳定判断单元，用于由计算单元实时获得的当前电网电压的正序分量和负序分量 判断电网是否跌落达到稳定；跌落恢复判断单元，用于由计算单元实时获得的当前电网电压的正序分量和负序分量 判断电网是否由跌落开始恢复；恢复正常判断单元，用于由计算单元实时获得的当前电网电压的正序分量和负序分量 判断电网是否恢复到正常稳定；驱动信号封锁单元，用于当电网发生三相平衡跌落或三相不平衡跌落时，封锁网侧变 流器的功率开关管的驱动信号；还用于当电网由跌落开始恢复时，封锁网侧变流器的功率 开关管的驱动信号；驱动信号解除单元，用于当电网跌落稳定时，解除对网侧变流器的功率开关管器件的 驱动信号的封锁；还用于当电网恢复到正常稳定时，解除对网侧变流器的功率开关管器件 的驱动信号的封锁；撬棒电路控制单元，用于将直流母线电压与预定电压值比较控制撬棒电路的工作。
6.根据权利要求5所述的协同控制系统，其特征在于，所述撬棒电路控制单元，当直流 母线电压小于设定直流电压最小值，用于控制撬棒电路不工作；当直流母线电压大于设定 直流电压最大值，用于控制撬棒电路工作。
7.根据权利要求5所述的协同控制系统，其特征在于，还包括网侧三相电压传感器，用 于采集网侧的三相电压，将采集的网侧的三相电压发送给所述计算单元。
8.根据权利要求5所述的协同控制系统，其特征在于，所述跌落判断单元包括三相平 衡跌落判断子单元和三相不平衡跌落判断子单元；所述三相平衡跌落判断子单元，用于比较当前电网电压的正序分量小于前一个周期的 电网电压的第一预定电压值时，判断电网发生三相平衡跌落；所述三相不平衡跌落判断子单元，用于比较当前电网电压正序分量小于前一个周期的 电网电压的第二预定电压值，且当前电网电压的负序分量与前一个周期的电网电压的负序 分量相差预定幅值时，判断电网发生三相不平衡跌落。
全文摘要
本发明提供一种全功率风机变流器低电压穿越的协同控制方法和系统，通过对电网电压的跌落和恢复稳定进行判断，当电网电压处于跌落的暂态或者上升的暂态时，对网侧变流器的功率开关管器件的驱动信号进行暂时的强制封锁；当电网电压处于跌落稳定或者恢复正常稳定时，解除对网侧变流器的功率开关管器件的驱动信号的封锁。同时，配合撬棒电路的工作实现网侧变流器的低电压穿越。本发明通过电网电压的正序分量和负序分量判断电网电压的不同状态进行不同的控制，并且仅是对网侧变流器进行控制，机侧变流器可以一直正常运行，减小了发电机电磁转矩脉动带来的风力机和传动链的机械应力。
文档编号H02J3/38GK102088191SQ20101060112
公开日2011年6月8日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者屠运武, 曹仁贤, 杨春源, 汪令祥, 王成悦 申请人:阳光电源股份有限公司
技术领域：
本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种全功率风机变流器低电压穿越的协 同控制方法和系统。
背景技术：
随着风力发电规模的不断扩大，风力发电系统对电网的影响已经越来越显著。在 全功率风电系统中，发电机定子绕组通过全功率变流器接入电网，对电网波动的适应性好， 并能实现并网有功功率和无功功率的独立控制，因此发电效率高，结构较为简单，运行稳定 性好。参见图1，该图为目前典型的全功率风力发电系统的结构图。该发电系统采用全功率双PWM变流器(包括机侧变流器100和网侧变流器300)连 接发电机M和电网。其中，发电机M将发出的电能传送给机侧变流器100，机侧变流器100 将发电机M发出的交流电进行整流，整流为直流电，然后直流电经过撬棒电路200后传送给 网侧变流器300。网侧变流器300再将直流电逆变为与电网的频率和幅值相匹配的交流电 后馈送给电网，从而实现风力发电的并网运行。其中，撬棒电路200的主要功能是当直流母线电压上升时，消耗多余能量。在风力发电系统中，电网电压跌落是电网最常见的故障。电网电压跌落主要是由 于输电线路故障造成的，其故障类型有以下几种单相接地故障，两相接地故障，两相相间 短路故障以及三相短路故障。其中根据电网相电压幅值在跌落过程中的变化情况，又可以 将电网电压跌落简单地归结为三相不平衡跌落和三相平衡跌落两大类。电网电压跌落的深 度也不相同，最低可以跌落到零，持续时间从0.5个电网电压周期到数秒的时间不等。当电网电压跌落时，为了保证系统运行的稳定性和安全性，全功率风机变流器的 网侧变流器需要具有低电压穿越(LVRT，Low-Voltage Ride Through)功能。低电压穿越， 是指在风机并网点电压跌落的时候，风机能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率， 支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间(区域)。低电压穿越技术 是风力发电系统中的一个非常关键的技术，关系着风电的大规模应用。在全功率风力发电系统中，电网电压的瞬间跌落将导致网侧变流器输出功率减 小，而此刻如果机侧变流器仍然实时响应总控转矩信号，能量的不匹配将导致直流母线电 压的上升。这样将威胁到网侧变流器和机侧变流器的功率开关管器件的寿命。因此，在电 网电压跌落时需要解决网侧变流器和机侧变流器的能量匹配问题。目前，当电网电压跌落时，解决能量匹配问题主要有三种途径，分别是第一，从变流器设计入手，选择耐压和过流值较高的电力电子器件，并提高直流支 撑电容的额定电压，但是耐压大和过流值高的器件的成本较高；第二，减小发电机的电磁转矩设定值，从而允许转矩的暂时上升来存储风机部分 输入能量，减小发电机的输出功率，有利于电压跌落时的功率平衡。但是，将会导致发电机 的电磁转矩出现较大的波动，使风机和传动链的机械应力增大，影响风机寿命。第三，利用撬棒电路消耗多余能量。但是由于电网电压跌落引起的电网直流母线电压的上升是暂态过程，需要确保撬棒电路在正确的时刻动作和脱离，否则系统故障前后 的投切和稳定运行将会受到影响。综上所述，目前全功率风机变流器低电压穿越的控制方法均存在一定问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种全功率风机变流器低电压穿越的协同控制 方法和系统，能够在不改变变流器器件，不改变发电机的电磁转矩的前提下，解决电网电压 跌落引起的能量不匹配问题。本发明提供一种全功率风机变流器低电压穿越的协同控制方法，包括以下步骤步骤A 由当前电网电压的正序分量和负序分量判断电网发生三相平衡跌落或三 相不平衡跌落时，对网侧变流器中的功率开关管器件的驱动信号进行短暂强制封锁；步骤B 由当前电网电压的正序分量和负序分量判断电网跌落达到稳定时，解除 对网侧变流器中的功率开关管器件的驱动信号的封锁；步骤C:由当前电网电压的正序分量和负序分量判断电网由跌落开始恢复时，对 网侧变流器中的功率开关管器件的驱动信号进行短暂封锁；步骤D 由当前电网电压的正序分量和负序分量判断电网恢复到正常稳定时，解 除对网侧变流器中的功率开关管器件的驱动信号的封锁；在步骤A、B、C和D中，通过比较直流母线电压与预定电压值来控制撬棒电路是否工作。优选地，所述撬棒电路不工作的判据为直流母线电压小于设定直流电压最小值； 所述撬棒电路工作的判据为直流母线电压大于设定直流电压最大值。优选地，所述当前电网电压的正序分量和负序分量由双同步坐标系软件锁相环根 据电压传感器采集的网侧三相电压计算得到。优选地，步骤A中当判断出当前电网电压的正序分量小于前一个周期的电网电压 的第一预定电压值时，判断电网发生三相平衡跌落；当判断当前电网电压的正序分量小于前一个周期的电网电压的第二预定电压值， 且当前电网电压的负序分量与前一个周期的电网电压的负序分量相差预定幅值时，判断电 网发生三相不平衡跌落。本发明还提供一种全功率风机变流器低电压穿越的协同控制系统，包括以下单 元计算单元，用于由当前电网的三相电压实时计算获得电网电压的正序分量和负序 分量；跌落判断单元，用于由计算单元实时获得的当前电网电压的正序分量和负序分量 判断电网是否发生三相平衡跌落或三相不平衡跌落；跌落稳定判断单元，用于由计算单元实时获得的当前电网电压的正序分量和负序 分量判断电网是否跌落达到稳定；跌落恢复判断单元，用于由计算单元实时获得的当前电网电压的正序分量和负序 分量判断电网是否由跌落开始恢复；恢复正常判断单元，用于由计算单元实时获得的当前电网电压的正序分量和负序分量判断电网是否恢复到正常稳定；驱动信号封锁单元，用于当电网发生三相平衡跌落或三相不平衡跌落时，封锁网 侧变流器的功率开关管的驱动信号；还用于当电网由跌落开始恢复时，封锁网侧变流器的 功率开关管的驱动信号；驱动信号解除单元，用于当电网跌落稳定时，解除对网侧变流器的功率开关管器 件的驱动信号的封锁；还用于当电网恢复到正常稳定时，解除对网侧变流器的功率开关管 器件的驱动信号的封锁；撬棒电路控制单元，用于将直流母线电压与预定电压值比较控制撬棒电路的工 作。优选地，所述撬棒电路控制单元，当直流母线电压小于设定直流电压最小值，用于 控制撬棒电路不工作；当直流母线电压大于设定直流电压最大值，用于控制撬棒电路工作。优选地，还包括网侧三相电压传感器，用于采集网侧的三相电压，将采集的网侧的 三相电压发送给所述计算单元。优选地，所述跌落判断单元包括三相平衡跌落判断子单元和三相不平衡跌落判断 子单元；所述三相平衡跌落判断子单元，用于比较当前电网电压的正序分量小于前一个周 期的电网电压的第一预定电压值时，判断电网发生三相平衡跌落；所述三相不平衡跌落判断子单元，用于比较当前电网电压正序分量小于前一个周 期的电网电压的第二预定电压值，且当前电网电压的负序分量与前一个周期的电网电压的 负序分量相差预定幅值时，判断电网发生三相不平衡跌落。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明实施例提供的全功率风机变流器低电压穿越的协同控制方法对电网电压 的跌落和恢复稳定的判断，当电网电压处于跌落的暂态或者上升的暂态时，对网侧变流器 的功率开关管器件的驱动信号进行暂时的强制封锁；当电网电压处于跌落稳定或者恢复正 常稳定时，解除对网侧变流器的功率开关管器件的驱动信号的封锁。同时，配合撬棒电路的 工作实现网侧变流器的低电压穿越。本发明通过电网电压的正序分量和负序分量判断电网 电压的不同状态进行不同的控制，并且仅是对网侧变流器进行控制，机侧变流器可以一直 正常运行，减小了发电机电磁转矩脉动带来的风力机和传动链的机械应力。
图1是现有技术中典型的直驱风力发电系统的结构图；图2是本发明DDSRF-SPLL的原理图；图3是本发明提供的协同控制方法实施例一流程图；图4是本发明提供的协同控制方法原理框图；图5是本发明提供的协同控制方法实施例二流程图；图6是本发明提供的电网电压单相跌落时网侧变流器响应波形图；图7是本发明提供的电网电压两相跌落时网侧变流器响应波形图；图8是本发明提供的电网电压三相平衡跌落时网侧变流器响应波形图；图9是本发明提供电网电压三相平衡跌落时机侧响应波形图10是本发明提供的协同控制系统实施例一结构图；图11是本发明提供的协同控制系统实施例二结构图。
具体实施例方式为了本领域技术人员更好地理解和实施本发明的技术方案，下面首先介绍双同步 坐标系软件锁相环(DDSRF-SPLL, Decoupled Double Synchronous Reference Frame Soft Phase-locked Loop)。DDSRF-SPLL的基本原理参见图2所示，该图为DDSRF-SPLL的原理图。DDSRF包括两个旋转坐标系，其中正序dq+1同步旋转坐标系以ω角速度逆时针旋 转，其角度设为《；而负序Ckf1同步旋转坐标系是以_ω的角速度顺时针旋转，其角度设为 C' ω为SPLL计算出的角速度。ua、ub、U。为电压传感器检测的电网的三相电压。abc/dqm 表示三相静止坐标系到正序dq+1同步旋转坐标系的变换，abc/dqn表示三相静止坐标系到 负序dcf1同步旋转坐标系的变换。<、<分别为正序dq+i同步旋转坐标系中的d轴和q 轴的电网电压分量，<、< 分别为负序dcf1同步旋转坐标系中的d轴和q轴的电网电压分 量。可、<、巧、和<的计算采用了解耦网络。图2中采用一个简单的一阶低通滤波器， 其传递函数为
权利要求
1.一种全功率风机变流器低电压穿越的协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤A 由当前电网电压的正序分量和负序分量判断电网发生三相平衡跌落或三相不平衡跌落时，对网侧变流器中的功率开关管器件的驱动信号进行短暂强制封锁；步骤B:由当前电网电压的正序分量和负序分量判断电网跌落达到稳定时，解除对网 侧变流器中的功率开关管器件的驱动信号的封锁；步骤C:由当前电网电压的正序分量和负序分量判断电网由跌落开始恢复时，对网侧 变流器中的功率开关管器件的驱动信号进行短暂封锁；步骤D 由当前电网电压的正序分量和负序分量判断电网恢复到正常稳定时，解除对 网侧变流器中的功率开关管器件的驱动信号的封锁；在步骤A、B、C和D中，通过比较直流母线电压与预定电压值来控制撬棒电路是否工作。
2.根据权利要求1所述的协同控制方法，其特征在于，所述撬棒电路不工作的判据为 直流母线电压小于设定直流电压最小值；所述撬棒电路工作的判据为直流母线电压大于 设定直流电压最大值。
3.根据权利要求1所述的协同控制方法，其特征在于，所述当前电网电压的正序分量 和负序分量由双同步坐标系软件锁相环根据电压传感器采集的网侧三相电压计算得到。
4.根据权利要求1所述的协同控制方法，其特征在于，步骤A中当判断出当前电网电 压的正序分量小于前一个周期的电网电压的第一预定电压值时，判断电网发生三相平衡跌 落；当判断当前电网电压的正序分量小于前一个周期的电网电压的第二预定电压值，且当 前电网电压的负序分量与前一个周期的电网电压的负序分量相差预定幅值时，判断电网发 生三相不平衡跌落。
5.一种全功率风机变流器低电压穿越的协同控制系统，其特征在于，包括以下单元 计算单元，用于由当前电网的三相电压实时计算获得电网电压的正序分量和负序分量；跌落判断单元，用于由计算单元实时获得的当前电网电压的正序分量和负序分量判断 电网是否发生三相平衡跌落或三相不平衡跌落；跌落稳定判断单元，用于由计算单元实时获得的当前电网电压的正序分量和负序分量 判断电网是否跌落达到稳定；跌落恢复判断单元，用于由计算单元实时获得的当前电网电压的正序分量和负序分量 判断电网是否由跌落开始恢复；恢复正常判断单元，用于由计算单元实时获得的当前电网电压的正序分量和负序分量 判断电网是否恢复到正常稳定；驱动信号封锁单元，用于当电网发生三相平衡跌落或三相不平衡跌落时，封锁网侧变 流器的功率开关管的驱动信号；还用于当电网由跌落开始恢复时，封锁网侧变流器的功率 开关管的驱动信号；驱动信号解除单元，用于当电网跌落稳定时，解除对网侧变流器的功率开关管器件的 驱动信号的封锁；还用于当电网恢复到正常稳定时，解除对网侧变流器的功率开关管器件 的驱动信号的封锁；撬棒电路控制单元，用于将直流母线电压与预定电压值比较控制撬棒电路的工作。
6.根据权利要求5所述的协同控制系统，其特征在于，所述撬棒电路控制单元，当直流 母线电压小于设定直流电压最小值，用于控制撬棒电路不工作；当直流母线电压大于设定 直流电压最大值，用于控制撬棒电路工作。
7.根据权利要求5所述的协同控制系统，其特征在于，还包括网侧三相电压传感器，用 于采集网侧的三相电压，将采集的网侧的三相电压发送给所述计算单元。
8.根据权利要求5所述的协同控制系统，其特征在于，所述跌落判断单元包括三相平 衡跌落判断子单元和三相不平衡跌落判断子单元；所述三相平衡跌落判断子单元，用于比较当前电网电压的正序分量小于前一个周期的 电网电压的第一预定电压值时，判断电网发生三相平衡跌落；所述三相不平衡跌落判断子单元，用于比较当前电网电压正序分量小于前一个周期的 电网电压的第二预定电压值，且当前电网电压的负序分量与前一个周期的电网电压的负序 分量相差预定幅值时，判断电网发生三相不平衡跌落。
全文摘要
本发明提供一种全功率风机变流器低电压穿越的协同控制方法和系统，通过对电网电压的跌落和恢复稳定进行判断，当电网电压处于跌落的暂态或者上升的暂态时，对网侧变流器的功率开关管器件的驱动信号进行暂时的强制封锁；当电网电压处于跌落稳定或者恢复正常稳定时，解除对网侧变流器的功率开关管器件的驱动信号的封锁。同时，配合撬棒电路的工作实现网侧变流器的低电压穿越。本发明通过电网电压的正序分量和负序分量判断电网电压的不同状态进行不同的控制，并且仅是对网侧变流器进行控制，机侧变流器可以一直正常运行，减小了发电机电磁转矩脉动带来的风力机和传动链的机械应力。
文档编号H02J3/38GK102088191SQ20101060112
公开日2011年6月8日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者屠运武, 曹仁贤, 杨春源, 汪令祥, 王成悦 申请人:阳光电源股份有限公司
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