一種直流母線斬波電路及其控制方法、裝置和風(fēng)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種直流母線斬波電路、直流母線斬波電路的控制方法、裝置和風(fēng)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)電作為清潔、可再生的新能源，在全球范圍內(nèi)獲得了迅猛的發(fā)展。大規(guī)模風(fēng)電場對地區(qū)電網(wǎng)穩(wěn)定性造成的影響愈發(fā)顯著。故障穿越(FRT, Fault Ride-Through)技術(shù)是近幾年隨著風(fēng)力發(fā)電機容量不斷提高而對電力系統(tǒng)中的風(fēng)力發(fā)電單元提出的技術(shù)要求。FRT技術(shù)包括低電壓穿越(LVRT, Low Voltage Ride-Through)技術(shù)、高電壓穿越(HVRT, HighVoltage Ride-Through)技術(shù),無功電流注入和電網(wǎng)故障后的有功功率控制四部分。其中，LVRT技術(shù)要求風(fēng)電單元在接入點電網(wǎng)電壓出現(xiàn)暫降后保持并網(wǎng)，HVRT技術(shù)要求風(fēng)電單元在接入點電網(wǎng)電壓出現(xiàn)暫升后保持并網(wǎng)，無功電流注入要求風(fēng)電單元在電網(wǎng)電壓偏離額定點后動態(tài)地向電網(wǎng)饋入容性電流或感性電流從而對電網(wǎng)電壓進行調(diào)節(jié)，電網(wǎng)故障后的有功功率控制對電網(wǎng)故障清除后的有功功率恢復(fù)速率提出了要求。
[0003]以圖1所示的雙饋型系統(tǒng)為例，在電網(wǎng)電壓發(fā)生故障時，轉(zhuǎn)子側(cè)變流器11會失去控制能力而關(guān)閉脈沖調(diào)制，而大電流會通過轉(zhuǎn)子側(cè)變流器11的反并聯(lián)二極管灌入直流母線12，此時網(wǎng)側(cè)變流器13無法將多余的能量釋放給電網(wǎng)，導(dǎo)致直流母線12電壓急劇上升，如果不采取相應(yīng)措施，會嚴重損壞變流器(包括轉(zhuǎn)子側(cè)變流器11和網(wǎng)側(cè)變流器13)。圖1中還包括雙饋電機14、撬棒電路15、斬波電路16、LCL濾波電路17、變壓器18、齒輪箱19、風(fēng)輪110和控制器111。
[0004]以圖2所示的全功率型系統(tǒng)為例，在電網(wǎng)發(fā)生故障時，機側(cè)變流器21會失去控制能力而關(guān)閉脈沖調(diào)制，而大電流會通過機側(cè)變流器21的反并聯(lián)二極管灌入直流母線22，此時網(wǎng)側(cè)變流器23無法將多余的能量釋放給電網(wǎng)，導(dǎo)致直流母線22電壓急劇上升，如果不采取相應(yīng)措施，會嚴重損壞變流器(包括機側(cè)變流器21和網(wǎng)側(cè)變流器23)。圖2中還包括永磁電機24、斬波電路25、LCL濾波電路26、變壓器27、風(fēng)輪28和控制器29。
[0005]目前的斬波電路通常是采用一個由開關(guān)器件與耗能電阻串聯(lián)構(gòu)成的串聯(lián)支路連接在正直流母線和負直流母線之間，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，灌入直流母線的能量很大，流過斬波電路上的電流將非常大，這對斬波電路中的開關(guān)器件的參數(shù)和耗能電阻的參數(shù)的要求很高，不利于器件的選型設(shè)計；并且當(dāng)斬波電路斬波時，開關(guān)器件會一直導(dǎo)通，此時耗能器件的溫度會急劇上升，使得耗能器件的溫漂增大，這會使耗能電阻的阻值發(fā)生變化，大大降低耗能電阻的性能。
[0006]綜上所述，在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，流過斬波電路上的電流會非常大，這對現(xiàn)有的斬波電路中的開關(guān)器件的參數(shù)和耗能電阻的參數(shù)的要求很高，不利于器件的選型設(shè)計；并且在斬波電路斬波時開關(guān)器件一直導(dǎo)通會導(dǎo)致耗能器件的溫度急劇上升，從而導(dǎo)致耗能器件的溫漂增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明實施例提供了一種直流母線斬波電路、直流母線斬波電路的控制方法、裝置和風(fēng)電系統(tǒng)，用以解決在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，現(xiàn)有的斬波電路中的開關(guān)器件的參數(shù)和耗能電阻的參數(shù)的要求很高，不利于器件的選型設(shè)計；并且現(xiàn)有斬波電路斬波時，其中的開關(guān)器件一直導(dǎo)通會導(dǎo)致耗能器件的溫度急劇上升，從而導(dǎo)致耗能器件的溫漂增大的問題。
[0008]基于上述問題，本發(fā)明實施例提供的一種直流母線斬波電路，包括多個斬波電路支路和控制器；
[0009]每個斬波電路支路由一個開關(guān)器件和一個耗能器件串聯(lián)而成；所述多個斬波電路支路并聯(lián)后連接在變流器的正負直流母線之間；
[0010]所述控制器，用于在所述正負直流母線上的電壓差的絕對值大于導(dǎo)通門限電壓時，按照設(shè)定的規(guī)則控制所述多個斬波電路支路中的開關(guān)器件輪流導(dǎo)通。
[0011]本發(fā)明實施例提供的一種直流母線斬波電路的控制方法，包括:
[0012]確定變流器的正負直流母線上的電壓差的絕對值大于導(dǎo)通門限電壓；
[0013]按照設(shè)定的規(guī)則控制多個斬波電路支路中的開關(guān)器件輪流導(dǎo)通；
[0014]其中，所述多個斬波電路支路并聯(lián)后連接在所述正負直流母線之間，每個斬波電路支路由一個開關(guān)器件和一個耗能器件串聯(lián)而成。
[0015]本發(fā)明實施例提供的一種直流母線斬波電路的控制裝置，包括:
[0016]第一確定模塊，用于確定變流器的正負直流母線上的電壓差的絕對值大于導(dǎo)通門限電壓；
[0017]控制模塊，用于按照設(shè)定的規(guī)則控制多個斬波電路支路中的開關(guān)器件輪流導(dǎo)通；
[0018]其中，所述多個斬波電路支路并聯(lián)后連接在所述正負直流母線之間，每個斬波電路支路由一個開關(guān)器件和一個耗能器件串聯(lián)而成。
[0019]本發(fā)明實施例提供的風(fēng)電系統(tǒng)，包括本發(fā)明實施例提供的直流母線斬波電路。
[0020]本發(fā)明實施例的有益效果包括:
[0021]本發(fā)明實施例提供的一種直流母線斬波電路、直流母線斬波電路的控制方法、裝置和風(fēng)電系統(tǒng)，由于多個斬波電路支路并聯(lián)在變流器的正負直流母線之間，每個斬波電路支路由一個開關(guān)器件和一個耗能器件串聯(lián)而成，并且控制器能夠在該正負直流母線上的電壓差的絕對值大于導(dǎo)通門限電壓時，按照設(shè)定的規(guī)則控制多個斬波電路支路中的開關(guān)器件輪流導(dǎo)通，這樣當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，灌入變流器的正負直流母線上的能量會被多個耗能器件損耗，每個耗能器件上損耗的能量都會減?。徊⑶矣捎诙鄠€斬波電路支路中的開關(guān)器件是按照設(shè)定的規(guī)則輪流導(dǎo)通的，因此，各個耗能器件都有一定的散熱時間，避免了各個耗能器件的溫度急劇上升，從而減小了耗能器件的溫漂，進而避免由于耗能器件的溫漂導(dǎo)致的耗能器件的阻值發(fā)生較大變化而影響耗能器件的性能；并且，由于多個斬波電路支路中的開關(guān)器件是按照設(shè)定的規(guī)則輪流導(dǎo)通的，因此，當(dāng)其中一條斬波電路支路出現(xiàn)故障不能正常工作時，其他的斬波電路支路可以繼續(xù)工作，具有很好的冗余性，因此，提高了風(fēng)電系統(tǒng)的可靠性。
【附圖說明】
[0022]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的雙饋型風(fēng)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的全功率型風(fēng)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明實施例提供的直流母線斬波電路的結(jié)構(gòu)示意圖之一；
[0025]圖4為本發(fā)明實施例提供的直流母線斬波電路斬波時，變流器的正負直流母線上的電壓的絕對值隨時間的變化的示意圖；
[0026]圖5為本發(fā)明實施例提供的直流母線斬波電路的結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；
[0027]圖6為本發(fā)明實施例提供的直流母線斬波電路的控制方法的流程圖之一；
[0028]圖7為本發(fā)明實施例提供的直流母線斬波電路的控制方法的流程圖之二 ；
[0029]圖8為本發(fā)明實施例提供的直流母線斬波電路的控制方法的流程圖之三；
[0030]圖9為本發(fā)明實施例提供的直流母線斬波電路的控制方法的流程圖之四；
[0031]圖10為本發(fā)明實施例提供的直流母線斬波電路的控制方法的流程圖之五；
[0032]圖11為本發(fā)明實施例提供的直流母線斬波電路的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖之一；
[0033]圖12為本發(fā)明實施例提供的直流母線斬波電路的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；
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