[发明专利]一种三电平风电变流器暂态故障穿越复合控制电路及方法

说明书

本发明涉及一种三电平风电变流器暂态故障穿越复合控制电路及方法，所述控制电路包括：连接变流器上桥臂的第一卸荷支路和连接下桥臂的第二卸荷支路；所述第一箝位模块的中点与第一卸荷支路和第二卸荷支路的连接点相连接。所述所述控制方法包括执行故障处理动作，所述故障处理动作包括：采用PI控制法控制第一卸荷支路上的开关管T1的开断占空比D1；采用功率偏差控制法控制第二卸荷支路上的开关管T2的开断占空比D2。本发明能够有效降低卸荷开关动作次数，达到精准的控制效果，从而解决卸荷电路反复投切、控制精度不高的问题，还能够通过设置直流侧电路辅助卸荷电路进行故障处理。

技术领域

本发明属于风电变流器技术领域，特别涉及一种三电平风电变流器暂态故障穿越复合控制电路及方法。

背景技术

现有的风力发电系统由风力涡轮机、传动链、发电机、变流器、变压器和电气控制系统组成。作为发电机和电网的接口，风电变流器是风电机组中的核心设备，是机组电气性能、变换效率、可用度的主要决定因素之一，是整个风力发电系统的关键与核心。穿越性电流一般是对某设备而言，如变压器的中、低压侧设备或线路故障，此时流过变压器电流中有负荷电流和故障短路电流，这个故障短路电流称为穿越性电流，这个故障称为穿越性故障。

海上风电场远离陆地，且容量大、高度高，因此需要选择可靠性高、体积小的风电变流器拓扑，三电平中性点箝位型(Neutral Point Clamped，NPC)变流器成为最优选择之一。海上风电场接入电力系统必须满足低电压穿越(Low Voltage Ride Through，LVRT)的技术规定，对于风电变流器来说，既要能够处理堆积在其直流母线上的不平衡能量，又要满足卸荷电路拓扑简单、成本较低、工程上易于实现等条件，上述风电变流器是故障穿越的首选方案。

在风电变流器的电网电压发生故障时，一般通过卸荷电路来实现对电网电压的调节恢复，传统的卸荷电路控制方法有滞环控制法、PI控制法、功率偏差控制法，主要适用于两电平变流器，应用于中压大容量的三电平NPC变流器时，卸荷开关动作次数较多，并且控制精准不佳。

为了解决上述问题，本专利提出了一种三电平风电变流器暂态故障穿越复合控制电路及方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种三电平风电变流器暂态故障穿越复合控制电路，包括第一箝位模块与第二箝位模块，所述控制电路包括：

连接变流器上桥臂的第一卸荷支路和连接下桥臂的第二卸荷支路；

所述第一箝位模块的中点与第一卸荷支路和第二卸荷支路的连接点相连接；

所述第二箝位模块的中点与第一卸荷支路和第二卸荷支路的连接点相连接；

其中，第一卸荷支路包括开关管T1；

第二卸荷支路包括开关管T2。

优选地，所述控制电路还包括连接变流器上桥臂和下桥臂的直流侧电路，所述直流侧电路包括电容C1和电容C2；

所述第一箝位模块的中点与电容C1和电容C2的中点相连接；

所述第二箝位模块的中点与电容C1和电容C2的中点相连接。

优选地，所述第一箝位模块与第二箝位模块均包含3个箝位单元；

位于同侧的3个所述箝位单元相互并联；

6个所述箝位单元内均包含箝位主路与箝位支路；

所述箝位主路与箝位支路并联。

优选地，所述箝位主路上串联有四个开关管；

所述箝位支路上串联有两个开关管。

优选地，所述第一卸荷支路还包括与开关管T1串联的卸荷电阻R1；