042]本實(shí)施例中，步驟4)的詳細(xì)步驟包括:
[0043]4.1)閉鎖待容錯(cuò)變流器發(fā)生開(kāi)路故障的故障相的脈沖信號(hào)隔離故障；
[0044]4.2)將待容錯(cuò)變流器發(fā)生開(kāi)路故障的故障相通過(guò)開(kāi)關(guān)元件連接至永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的直流母線電容中兩電容間的中點(diǎn)，通過(guò)直流母線電容中兩電容間的中點(diǎn)為故障相供電；
[0045]4.3)將待容錯(cuò)變流器的控制策略切換至使用三相四開(kāi)關(guān)SVPffM調(diào)制策略，并將直流母線電壓參考值設(shè)定為原值的兩倍。直流母線電壓參考值用于生成三相四開(kāi)關(guān)SVPffM調(diào)制策略中的有功電流的給定值，三相四開(kāi)關(guān)SVPffM調(diào)制策略中將直流母線電壓參考值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較后，經(jīng)PI調(diào)節(jié)的有功電流的給定值。正常運(yùn)行時(shí)，逆變器輸出相電壓最大值為直流母線電值，在本實(shí)施例中將故障相連至母線電壓中點(diǎn)，故障相的輸出電壓只有母線電壓的一半，而電網(wǎng)電壓通常是保持不變，為避免逆變失敗，將母線電壓參考值設(shè)定為原來(lái)的兩倍，使實(shí)測(cè)電壓跟隨參考電壓的變化，當(dāng)然這對(duì)開(kāi)關(guān)器件的耐壓值提出了更高的要求。三相四開(kāi)關(guān)SVPffM調(diào)制策略的主要步驟包括:①判斷參考電壓矢量11_所在扇區(qū)計(jì)算基本電壓矢量的作用時(shí)間Tl、T2 確定橋臂工作狀態(tài)變化的切換時(shí)刻；④與三角載波比較后得脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)IGBT工作，需要說(shuō)明的是，三相四開(kāi)關(guān)SVPffM調(diào)制策略是目前常見(jiàn)的變流器控制策略，故其具體實(shí)施步驟的細(xì)節(jié)在此不再贅述。
[0046]本實(shí)施例中，步驟4.2)中的開(kāi)關(guān)元件為雙向晶閘管。參見(jiàn)圖1可知，本實(shí)施例在機(jī)側(cè)變流器的A/B/C三相分別設(shè)有ΤΓι?Tr 3共三個(gè)雙向晶閘管，在網(wǎng)側(cè)變流器的A/B/C三相分別設(shè)有Tr4?Tr 6共三個(gè)雙向晶閘管，本實(shí)施例中網(wǎng)側(cè)變流器A相為故障相，因此具體是指將網(wǎng)側(cè)變流器A相通過(guò)雙向晶閘管Tr4連接至永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的直流母線電容中第一母線電容C1、第一母線電容C2間的中點(diǎn)。
[0047]本實(shí)施例中，步驟4.3)中還包括降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速以降低風(fēng)機(jī)輸入功率的步驟。由于輸入功率與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速近似呈三次方的關(guān)系，考慮三相四開(kāi)關(guān)SVPffM調(diào)制策略下變流器的容量降低，發(fā)生開(kāi)路故障后應(yīng)將將風(fēng)機(jī)輸入功率降低，即要根據(jù)故障后對(duì)并網(wǎng)輸送功率的要求相應(yīng)地降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。
[0048]理論上直流母線電容中第一母線電容C1和第二母線電容C2的電壓不平衡的。但是實(shí)際上第一母線電容C1和第二母線電容C 2的電壓可能不等，這樣會(huì)導(dǎo)致永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的容錯(cuò)性能降低。圖6給出了考慮電容電壓不平衡時(shí)基本空間電壓矢量的偏移，若用偏移的電壓矢量進(jìn)行控制，會(huì)惡化系統(tǒng)控制性能。u。、un u2, U3是三相四開(kāi)關(guān)SVPffM調(diào)制策略的四個(gè)基本空間電壓矢量，U’。、u/、u2’、u3’，Uciut是輸出電壓，Θ是輸出電壓與α軸正向的夾角。由上圖可見(jiàn)，考慮電容電壓不平衡電壓影響時(shí)，基本空間電壓矢量發(fā)生了偏移，如果采用這些偏移的空間電壓矢量進(jìn)行控制，必然會(huì)惡化系統(tǒng)的控制性能，電容充放電使直流母線電壓波動(dòng)是導(dǎo)致基本空間電壓矢量偏移的根本原因，平衡兩電容的電壓即可優(yōu)化系統(tǒng)性能。本實(shí)施例中，步驟4.3)中還包括下述調(diào)節(jié)直流母線電容中兩電容電壓的步驟:
[0049]I)檢測(cè)直流母線電容中第一母線電容C1和第二母線電容C2的電壓，其中待容錯(cuò)變流器直流側(cè)的正極母線依次通過(guò)第一母線電容C1、第一母線電容CjP負(fù)極母線相連；
[0050]II)將第一母線電容(^的電壓u d和第二母線電容C 2的電壓u。2進(jìn)行比較，如果第一母線電容C1的電壓u d大于第二母線電容C 2的電壓u。2則向待容錯(cuò)變流器正常相發(fā)送開(kāi)關(guān)狀態(tài)“11”，使得待容錯(cuò)變流器正常相上橋臂導(dǎo)通以增加第一母線電容C1的放電時(shí)間；如果第一母線電容C1的電壓u &小于第二母線電容C 2的電壓u。2則向待容錯(cuò)變流器正常相發(fā)送開(kāi)關(guān)狀態(tài)“00”，使得待容錯(cuò)變流器正常相下橋臂導(dǎo)通以增加第二母線電容(:2的放電時(shí)間。
[0051]圖7和圖8給出了利用開(kāi)關(guān)狀態(tài)“00”和“11”調(diào)節(jié)第一母線電容C1和第二母線電容(:2的電壓實(shí)現(xiàn)原理，開(kāi)關(guān)狀態(tài)“00” (即SbSc= 00)對(duì)應(yīng)圖3中的I 2和I 6導(dǎo)通，13和I5關(guān)斷，此時(shí)等效電路如圖7所示；開(kāi)關(guān)狀態(tài)“11”(即SbSc= 11)對(duì)應(yīng)圖3中的13和15導(dǎo)通，12和16關(guān)斷，此時(shí)等效電路如圖8所示。u…!^分別為第一母線電容C i和第二母線電容(:2的電壓，2八、&、4為網(wǎng)側(cè)等效阻抗。當(dāng)u。{!^時(shí)，通過(guò)額外發(fā)送開(kāi)關(guān)狀態(tài)“11”，即增大13和15的導(dǎo)通時(shí)間，可增大第一母線電容C i的放電時(shí)間，從而使得第一母線電容C i和第二母線電容(:2的電壓平衡；同理，當(dāng)u 乂仏時(shí)，通過(guò)額外發(fā)送開(kāi)關(guān)狀態(tài)“00”，即增大12和16的導(dǎo)通時(shí)間，可增大第二母線電容C2的放電時(shí)間，從而使得第一母線電容C JP第二母線電容(:2的電壓平衡，提高容錯(cuò)系統(tǒng)的性能。
[0052]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變流器的開(kāi)路故障容錯(cuò)方法，其特征在于步驟包括: 1)預(yù)先為待容錯(cuò)變流器各相設(shè)置電流Park矢量特征基準(zhǔn)值； 2)獲取待容錯(cuò)變流器各相的電流Park矢量，求出所述電流Park矢量相位的絕對(duì)值，將得到的絕對(duì)值依次進(jìn)行求導(dǎo)、求絕對(duì)值得到電流Park矢量特征實(shí)測(cè)值； 3)針對(duì)待容錯(cuò)變流器的每一相，判斷該相的電流Park矢量特征實(shí)測(cè)值是否超過(guò)電流Park矢量特征基準(zhǔn)值，如果超過(guò)電流Park矢量特征基準(zhǔn)值，則判定該相發(fā)生開(kāi)路故障并跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟4);否則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2); 4)針對(duì)待容錯(cuò)發(fā)生開(kāi)路故障的故障相進(jìn)行容錯(cuò)控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變流器的開(kāi)路故障容錯(cuò)方法，其特征在于，所述步驟I)的詳細(xì)步驟包括:預(yù)先在待容錯(cuò)變流器處于正常狀態(tài)時(shí)獲取待容錯(cuò)變流器各相的電流Park矢量，求出所述電流Park矢量相位的絕對(duì)值，并將得到的絕對(duì)值依次進(jìn)行求導(dǎo)、求絕對(duì)值，得到待容錯(cuò)變流器各相的電流Park矢量特征基準(zhǔn)值。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變流器的開(kāi)路故障容錯(cuò)方法，其特征在于，所述步驟I)和步驟2)中求絕對(duì)值之后還包括針對(duì)求絕對(duì)值的結(jié)果進(jìn)行濾波的步驟。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變流器的開(kāi)路故障容錯(cuò)方法，其特征在于，所述獲取待容錯(cuò)變流器各相的電流Park矢量具體步驟包括:獲取永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的機(jī)側(cè)變流器輸入電流，獲取永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變流器的輸出電流，針對(duì)永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的每一相，將機(jī)側(cè)變流器輸入電流除以網(wǎng)側(cè)變流器的輸出電流得到待容錯(cuò)變流器每一相的電流Park矢量。5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任意一項(xiàng)所述的永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變流器的開(kāi)路故障容錯(cuò)方法，其特征在于，所述步驟4)的詳細(xì)步驟包括: 4.1)閉鎖待容錯(cuò)變流器發(fā)生開(kāi)路故障的故障相的脈沖信號(hào)隔離故障； 4.2)將待容錯(cuò)變流器發(fā)生開(kāi)路故障的故障相通過(guò)開(kāi)關(guān)元件連接至永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的直流母線電容中兩電容間的中點(diǎn)，通過(guò)直流母線電容中兩電容間的中點(diǎn)為故障相供電； 4.3)將待容錯(cuò)變流器的控制策略切換至使用三相四開(kāi)關(guān)SVPffM調(diào)制策略，并將直流母線電壓參考值設(shè)定為原值的兩倍。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變流器的開(kāi)路故障容錯(cuò)方法，其特征在于，所述步驟4.2)中的開(kāi)關(guān)元件為雙向晶閘管。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變流器的開(kāi)路故障容錯(cuò)方法，其特征在于，所述步驟4.3)中還包括降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速以降低風(fēng)機(jī)輸入功率的步驟。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變流器的開(kāi)路故障容錯(cuò)方法，其特征在于，所述步驟4.3)還包括下述調(diào)節(jié)直流母線電容中兩電容電壓的步驟: I)檢測(cè)直流母線電容中第一母線電容C1和第二母線電容C2的電壓，其中待容錯(cuò)變流器直流側(cè)的正極母線依次通過(guò)第一母線電容C1、第一母線電容CjP負(fù)極母線相連； II)將第一母線電容C1的電壓u&和第二母線電容C 2的電壓u。2進(jìn)行比較，如果第一母線電容C1的電壓u &大于第二母線電容C 2的電壓u。2則向待容錯(cuò)變流器正常相發(fā)送開(kāi)關(guān)狀態(tài)“11”，使得待容錯(cuò)變流器正常相上橋臂導(dǎo)通以增加第一母線電容C1的放電時(shí)間；如果第一母線電容C1的電壓u d小于第二母線電容C 2的電壓u。2則向待容錯(cuò)變流器正常相發(fā)送開(kāi)關(guān)狀態(tài)“00”，使得待容錯(cuò)變流器正常相下橋臂導(dǎo)通以增加第二母線電容C2的放電時(shí)間。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變流器的開(kāi)路故障容錯(cuò)方法，步驟包括：預(yù)先為待容錯(cuò)變流器各相設(shè)置電流Park矢量特征基準(zhǔn)值；獲取待容錯(cuò)變流器各相的電流Park矢量，求出電流Park矢量相位的絕對(duì)值，將得到的絕對(duì)值依次進(jìn)行求導(dǎo)、求絕對(duì)值得到電流Park矢量特征實(shí)測(cè)值；對(duì)待容錯(cuò)變流器的每一相，判斷該相的電流Park矢量特征實(shí)測(cè)值是否超過(guò)電流Park矢量特征基準(zhǔn)值，如果超過(guò)電流Park矢量特征基準(zhǔn)值，則判定該相發(fā)生開(kāi)路故障并針對(duì)待容錯(cuò)發(fā)生開(kāi)路故障的故障相進(jìn)行容錯(cuò)控制。本發(fā)明具有魯棒性好、故障診斷準(zhǔn)確度高、故障診斷速度快捷、容錯(cuò)性能好、系統(tǒng)穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】G01R31/02, H02M1/32, H02M5/458
【公開(kāi)號(hào)】CN105099154
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510585538
【發(fā)明人】黃科元, 黃守道, 李廣闊, 羅德榮, 高劍
【申請(qǐng)人】湖南大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年9月15日