一種直流母線斬波電路及其控制方法、裝置和風電系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力電子技術領域，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、裝置和風電系統。
【背景技術】
[0002]風電作為清潔、可再生的新能源，在全球范圍內獲得了迅猛的發展。大規模風電場對地區電網穩定性造成的影響愈發顯著。故障穿越(FRT, Fault Ride-Through)技術是近幾年隨著風力發電機容量不斷提高而對電力系統中的風力發電單元提出的技術要求。FRT技術包括低電壓穿越(LVRT, Low Voltage Ride-Through)技術、高電壓穿越(HVRT, HighVoltage Ride-Through)技術,無功電流注入和電網故障后的有功功率控制四部分。其中，LVRT技術要求風電單元在接入點電網電壓出現暫降后保持并網，HVRT技術要求風電單元在接入點電網電壓出現暫升后保持并網，無功電流注入要求風電單元在電網電壓偏離額定點后動態地向電網饋入容性電流或感性電流從而對電網電壓進行調節，電網故障后的有功功率控制對電網故障清除后的有功功率恢復速率提出了要求。
[0003]以圖1所示的雙饋型系統為例，在電網電壓發生故障時，轉子側變流器11會失去控制能力而關閉脈沖調制，而大電流會通過轉子側變流器11的反并聯二極管灌入直流母線12，此時網側變流器13無法將多余的能量釋放給電網，導致直流母線12電壓急劇上升，如果不采取相應措施，會嚴重損壞變流器(包括轉子側變流器11和網側變流器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、風輪110和控制器111。
[0004]以圖2所示的全功率型系統為例，在電網發生故障時，機側變流器21會失去控制能力而關閉脈沖調制，而大電流會通過機側變流器21的反并聯二極管灌入直流母線22，此時網側變流器23無法將多余的能量釋放給電網，導致直流母線22電壓急劇上升，如果不采取相應措施，會嚴重損壞變流器(包括機側變流器21和網側變流器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器件與耗能電阻串聯構成的串聯支路連接在正直流母線和負直流母線之間，當電網出現故障時，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器件的參數和耗能電阻的參數的要求很高，不利于器件的選型設計；并且當斬波電路斬波時，開關器件會一直導通，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生變化，大大降低耗能電阻的性能。
[0006]綜上所述，在電網出現故障時，流過斬波電路上的電流會非常大，這對現有的斬波電路中的開關器件的參數和耗能電阻的參數的要求很高，不利于器件的選型設計；并且在斬波電路斬波時開關器件一直導通會導致耗能器件的溫度急劇上升，從而導致耗能器件的溫漂增大。
【發明內容】
[0007]本發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、裝置和風電系統，用以解決在電網出現故障時，現有的斬波電路中的開關器件的參數和耗能電阻的參數的要求很高，不利于器件的選型設計；并且現有斬波電路斬波時，其中的開關器件一直導通會導致耗能器件的溫度急劇上升，從而導致耗能器件的溫漂增大的問題。
[0008]基于上述問題，本發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器件和一個耗能器件串聯而成；所述多個斬波電路支路并聯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通門限電壓時，按照設定的規則控制所述多個斬波電路支路中的開關器件輪流導通。
[0011]本發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通門限電壓；
[0013]按照設定的規則控制多個斬波電路支路中的開關器件輪流導通；
[0014]其中，所述多個斬波電路支路并聯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器件和一個耗能器件串聯而成。
[0015]本發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通門限電壓；
[0017]控制模塊，用于按照設定的規則控制多個斬波電路支路中的開關器件輪流導通；
[0018]其中，所述多個斬波電路支路并聯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器件和一個耗能器件串聯而成。
[0019]本發明實施例提供的風電系統，包括本發明實施例提供的直流母線斬波電路。
[0020]本發明實施例的有益效果包括:
[0021]本發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、裝置和風電系統，由于多個斬波電路支路并聯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器件和一個耗能器件串聯而成，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通門限電壓時，按照設定的規則控制多個斬波電路支路中的開關器件輪流導通，這樣當電網出現故障時，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小；并且由于多個斬波電路支路中的開關器件是按照設定的規則輪流導通的，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致的耗能器件的阻值發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器件是按照設定的規則輪流導通的，因此，當其中一條斬波電路支路出現故障不能正常工作時，其他的斬波電路支路可以繼續工作，具有很好的冗余性，因此，提高了風電系統的可靠性。
【附圖說明】
[0022]圖1為現有技術中的雙饋型風電系統的結構示意圖；
[0023]圖2為現有技術中的全功率型風電系統的結構示意圖；
[0024]圖3為本發明實施例提供的直流母線斬波電路的結構示意圖之一；
[0025]圖4為本發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為本發明實施例提供的直流母線斬波電路的結構示意圖之二 ；
[0027]圖6為本發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為本發明實施例提供的直流母線斬波電路的控制裝置的結構示意圖之一；
[0033]圖12為本發明實施例提供的直流母線斬波電路的控制裝置的結構示意圖之二 ；
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