[发明专利]一种低电流总谐波畸变率的机侧变流器容错控制方法

说明书

本发明公开了一种低电流总谐波畸变率的机侧变流器容错控制方法，选择扇区划分方式进行扇区划分；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；确定各扇区的基本电压矢量，及故障前基本电压矢量的作用时间；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；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；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，完成低畸变率容错控制。本发明减小甚至消除相电流中周期性出现的尖刺现象。

技术领域

本发明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。

背景技术

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《基于NCAV和电路等效替换的PWM整流器容错控制系统》和论文《一种基于电路等效替换的整流器容错控制方法》提出了基于等效电路的PWM整流器的容错控制方法，该方法也没有针对故障开关管对每个扇区的影响进行精准的补偿，并且在多个故障矢量共同影响的扇区，并未进行补偿，属于欠补偿。论文《一种基于空间矢量控制的整流器容错控制方法》提出了一种基于空间矢量的整流器容错控制方法，该方法没有建立统一的扇区划分函数，无法实现对多个桥臂开关管故障进行容错控制，虽然可以实现单个开关管精确补偿，但未考虑故障开关管对系统的负面影响，容错控制的效果不是最佳。论文《基于等模补偿比和SVPWM八扇区划分的直驱式风力发电系统变流器容错控制》通过八扇区划分方式对变流器单管故障及同一桥臂的双管故障进行容错控制，然而在实施容错手段之后，电流波形中仍含有许多“尖刺”，电流总谐波畸变率过高问题仍未得到解决。中国专利CN109067214A、CN109861562A、CN109120166A、CN109120167A、CN109067215A、CN109921713A分别从补偿比例、d轴电流注入、定义缓冲扇区以及抗积分饱和控制器等方向对整流器进行容错控制，但是在故障的变流器系统实施容错控制后，相电流中仍包含周期性“尖刺”。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低电流总谐波畸变率的机侧变流器容错控制方法，能够使控制系统在开关管故障所影响扇区进行精准补偿的基础上，通过利用畸变的电压矢量减小甚至消除相电流中周期性出现的“尖刺”现象，实现对故障变流器的容错控制。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种低电流总谐波畸变率的机侧变流器容错控制方法，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；