[发明专利]针对电机负载的逆变器并联零序电流抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对电机负载的逆变器并联零序电流抑制方法。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。在众多的风力发电方案中，全功率风电机组采用永磁或电励磁同步发电机作为电能转化装置，在发电机与电网之间通过全功率变流器(简称变流器)柔性连接，具有很好的电网适应性，且转速范围更宽，有利于利用低风速段的风能，越来越受到国内外风机厂商的青睐。

受IGBT等电力电子器件的电压和电流限制，变流器内部往往采用多组三相逆变器并联实现，其中最常见的是两组逆变器并联。发电机定子一般采用两套绕组接线方式，为了方便走线，相当一部分整机设计时在定子出线端将两套绕组三相对应短接，经三相汇流排引到塔基形成定子交流母线，变流器机侧两组逆变器经各自串联电感后并联接至定子交流母线，如图1所示。

变流器串联电感用于降低发电机定子的du/dt，一般电感值选型很小，而变流器到定子交流母线之间的线路存在杂散电感，各相杂散电感的分散参数存在差异，且差异与变流器串联电感相比不能忽略，导致两组逆变器之间存在零序电流(也称环流，对于2MW变流器，环流峰值能达到300A以上)。零序电流的存在不仅增加损耗，更重要的是降低系统的稳定性。

当变流器的两组逆变器经串联电感连接到负载时，常规零序电流控制策略为：检测零序电流，然后采用闭环控制将零序电流抑制到合理范围。不过常规零序电流控制策略是有适用范围的，它的适用范围是负载电感值远小于变流器串联电感值。当变流器输出连接电机负载时，变流器输出串联电感值远小于电机电枢(负载)的电感值，常规零序控制策略不再适用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种针对电机负载的两逆变器并联组成变流器的零序电流抑制方法，本发明抑制方法基于零序电流产生机理并采用开环前馈实现，可明显降低逆变器的零序电流。

对于电感电路，定义电感值为L，电感两端的电压为u，流过电感的电流为i，则电感两端电压与电流的关系为u＝jωLi。其中j为虚数负号，ω为正弦波角频率。对于零序电压电流，同样满足u＝jωLi方程，这就是本发明的原理：根据检测到的零序电流，识别零序参数，根据零序参数和当前电流计算需要的零序补偿电压，将计算的零序补偿电压前馈到变流器常规控制策略输出的三相电压中，实现对零序电流的有效抑制。

本发明所述的零序电流抑制方法基于零序电流产生机理并采用开环前馈实现；首先在零序参数识别模式下识别出需要补偿的零度电压与负载电压的角度差θ_uo2b，以及零序电流有效值与负载电流有效值比例k_io2b，并将零度电压与负载电压的角度差θ_uo2b和零序电流有效值与负载电流有效值比例k_io2b保存到ROM中；变流器正常运行时，从ROM中调取零度电压与负载电压的角度差θ_uo2b和零序电流有效值与负载电流有效值比例k_io2b，根据实际电流有效值i_brms、零度电压与负载电压的角度差θ_uo2b、零序电流有效值与负载电流有效值比例k_io2b计算需要补偿的零序电压，将计算的零序补偿电压前馈到变流器常规控制策略输出的三相电压中，实现对零序电流的有效抑制。

具体步骤如下：

步骤1：启动变流器，变流器控制系统采样电机负载三相电压u_abc、第一逆变器的三相电流i_1abc和第二逆变器的三相电流i_2abc；采用常规控制策略对变流器进行控制，并输出电机负载的电压角度θ_ub；同时，根据第一逆变器三相电流i_1abc和第二逆变器三相电流i_2abc计算负载电流有效值i_brms；

步骤2：如果变流器是首次运行或零序电流超出阈值，需要重新校正参数，手动控制变流器，进入“零序参数识别”模式，在该模式下禁用零序电流抑制方法；